ATP sy manga metilena: midika ho angovo betsaka kokoa ve ny fampiasana oksizena bebe kokoa?

Misy mitokondria natokana ao anaty efitra fanandramana misy akora manome angovo nefa tsy misy ADP. Miadana ny fanjifany oksizena. Rehefa ampiana ADP dia mitombo im-betsaka ny fanjifana oksizena. Rehefa lany ny ADP dia mihena indray izany. Tsy niova mihitsy ilay akora manome angovo. Ny filàna ATP ihany no niova.

Io filaharan-javatra fohy io no mamintina ny fahasamihafana rehetra resahin'ity lahatsoratra ity. Ny fanjifana oksizena dia mandrefy ny hafainganam-pandehan'ny fikorianan'ny elektrôna mamakivaky ny rojo fisefoana mankany amin'ny oksizena. Ny famokarana ATP kosa dia mandrefy ny ampahany amin'izany fikorianana izany voatahiry ho angovo azo ampiasaina. Misy dingana iombonan'izy roa eo anelanelany: ny gradien'ny proton eo amin'ny lafiny roa amin'ny fonontselana anatin'ny mitokondria. Izay rehetra manova ny hamafin'ny fifamatorana eo amin'io gradien io sy ny fanamboarana ATP dia afaka mampiova ireo vokatra roa amin'ny lalana samy hafa. Manampy amin'ny fahazoana izany ny manga metilena satria efa hita fa samy afaka manao ireo zavatra roa ireo izy: mampitombo ny fampiasana oksizena miaraka amin'ny ATP amin'ny santionany sasany, ary mampitombo ny fampiasana oksizena nefa ny ATP tsy miova na mihena amin'ny santionany hafa.

Ny mpamaky te hahazo aloha ny sary ankapoben'ny fampitana elektrôna dia afaka manomboka amin'ny fomba ampitan'ny manga metilena elektrôna mamakivaky ny rojo fisefoana. Ny mpamaky te hahafantatra ny voambolana nampiasaina tamin'ireo fanandramana voalohany momba ny oksizena kosa dia afaka mamaky izay tena nasehon'ny fandrefesana fisefoana voalohany.

Ny fisefoana, ny ATP, ary ny gradien eo anelanelan'izy ireo

Ny elektrôna avy amin'ny NADH sy FADH2 dia miditra ao amin'ilay rojo amin'ny alalan'ny kompleksa I sy II, mandalo ny kompleksa III mankany amin'ny sitôkrôma c, ary avy eo mandalo ny kompleksa IV mankany amin'ny oksizena. Ny angovo mivoaka eo amin'ny kompleksa I, III, ary IV dia ampiasaina hanosehana proton hivoaka avy ao amin'ny matriksa mankany amin'ny elanelan'ny fonontselana. Io fisarahan'ny fiampangana sy ny asidra io no hery manosika ny proton, ary ny ampahany elektrika aminy, dia ny potensialin'ny fonontselana, no mazàna mibahan-toerana.

Ny ATP sintazy dia mamela ny proton hiverina ao amin'ny matriksa ary mampiasa ny angovo mivoaka amin'izany hanakambanana ADP sy fosfata ho ATP. Noho izany, izao ny filaharana:

fanjifana oksizena, avy eo fanosehana proton, avy eo gradien, ary avy eo fanamboarana ATP.

Ny olana dia afaka miverina amin'ny lalana hafa ny proton. Ny fiverenana rehetra tsy mandalo amin'ny ATP sintazy dia fitsoahan'ny proton. Io fitsoahana io dia manery ny rojo hanosika indray ireo proton ireo mba hitazonana ny potensialin'ny fonontselana tsy hiova, ka mandany oksizena bebe kokoa nefa tsy mamokatra ATP bebe kokoa. Rehefa ampy tanjaka ilay fitsoahana dia miteraka fisarahan'ny fifamatorana: mitombo ny fampiasana oksizena nefa ny ATP tsy miova na mihena, ary mivoaka ho hafanana ny angovo very.

Toe-javatra 3, toe-javatra 4, ary ny tahan'ny fifehezana ny fisefoana

Avy amin'ny fandinihana mitokondria natokana ny voambolana mahazatra momba izany. Ny toe-javatra 3 dia fisefoana rehefa misy akora fototra sy ADP: mampihena ny gradien ny ATP sintazy, midina ny potensialin'ny fonontselana, mihafaingana ny rojo mba hanangana azy indray, ary avo ny fampiasana oksizena satria misy ATP amboarina. Ny toe-javatra 4 dia fisefoana rehefa lany ny ADP: tsy dia miasa ny ATP sintazy, mitombo ny gradien, manohitra ny fanosehana proton fanampiny ilay potensialin'ny fonontselana avo, ary mihena ny fampiasana oksizena ka izay ilaina hanonerana ny fitsoahana sisa no lany.

Ny tahan'ny fifehezana ny fisefoana, izany hoe ny toe-javatra 3 zaraina amin'ny toe-javatra 4, dia mampiseho ny hamafin'ny fifamatorana ao amin'ilay santionany. Ny taha avo dia midika fa mifehy mafy ny fisefoana ny ADP. Ny taha mihena miaraka amin'ny toe-javatra 4 mitombo dia midika fa mihamahazo vahana ny fitsoahana. Io no fomba fijery manampy hahatakatra ireo valin'ny fanandramana momba ny manga metilena etsy ambany.

Misy fomba iray tokony hotadidina hahazoana izany. Ny potensialin'ny fonontselana avo dia mampiadana ny rojo. Ny fampihenana io potensialy io dia manafaingana azy. Mamaly ny hamafin'ny asa fanosehana proton ilay rojo, fa tsy mamaly mivantana hoe misy ATP amboarina ve sa tsia.

Rehefa miara-miova ireo vokatra roa

Ny ohatra mazava indrindra amin'ny fifamatorana dia avy amin'ny mitokondrian'ny atidohan'ny kisoa ginea natokana, izay nosakanana ny kompleksan'ny fisefoana. Tamin'ny manga metilena 100 nanomolar hatramin'ny 1 micromolar, dia nitombo ny fanjifana oksizena tamin'ny toe-javatra fitsaharana rehefa glutamata miaraka amin'ny malata, suksinata, na gliserofosfata no akora manome angovo, nefa tsy niova ny fisefoana namporisihin'ny ADP. Tamin'ny mitokondria izay nosimbana tamin'ny poizina teo amin'ny kompleksa I na kompleksa III, dia nampitombo kely ny famokarana ATP ilay fandoko, namerina ny potensialin'ny fonontselana, ary nanatsara ny fandraisana kalsioma. Ny lalana natolotra hanazavana izany dia hitsin-dalana: mandray elektrôna alohan'ilay sakana ilay fandoko ary mampita azy ireo amin'ny sitôkrôma c, ka mandingana ilay kompleksa simba.

Ny tranga faharoa misy fifamatorana dia mampiasa loharanon'ny ATP hafa tanteraka. Tamin'ny mitokondrian'ny atidoha natokana izay nosakanana ny ATP sintazy, dia mbola nampitombo ny fisefoana ny manga metilena tamin'ny akora fototra rehetra notsapaina. Saingy tamin'ny alfa-ketoglutarata sy glutamata ihany no nitombo ny fanamboarana ATP, dia ireo akora fototra roa mamorona suksinil CoA. Rehefa nosakanan'ny oligômisina ny ATP sintazy, dia avy amin'ny fosforilasiona eo amin'ny akora fototra ataon'ny suksinil CoA ligazy ao amin'ny tsingerin'ny asidra sitrika ilay ATP fanampiny, fa tsy avy amin'ny fosforilasiona oksidativa. Namerina ny potensialin'ny fonontselana koa ilay fandoko rehefa niara-nosakanana ny kompleksa I sy ny ATP sintazy. Eto dia niara-niova ny fampiasana oksizena sy ny ATP, saingy tamin'ny toe-javatra nahafahan'ilay akora fototra nampiasa ilay lalana faharoa hamokarana ATP ihany. Tamin'ny suksinata na malata, dia nitombo ny fisefoana nefa tsy nisy ATP fanampiny. Ilay fandoko iray ihany, ilay efitra fanandramana iray ihany, fa akora manome angovo hafa ka valiny hafa.

Rehefa misaraka ireo vokatra roa

Efa navoaka ihany koa ireo tranga isehoan'ny fisarahana, ary manan-danja toy izany koa ny lesona azo avy aminy. Tamin'ny fikarohana tamin'ny 1997 momba ny mitokondrian'ny atin'ny voalavo natokana, dia nanafaingana ny fisefoana amin'ny toe-javatra 4 ny manga metilena tao amin'ny mitokondria nampiasa suksinata sady nifamatotra mafy, ka nampidina ny tahan'ny fifehezana ny fisefoana. Efa hita ny vokany tamin'ny 0.5 micromolar ary nihamafy tamin'ny 5 micromolar, fifantohana manakaiky ny tahan'ny ao amin'ny plasma aorian'ny fampidirana 100 milligram indray mandeha ao anaty lalan-dra. Tamin'ny 5 micromolar dia nivonto koa ny mitokondria, saingy efa niseho tamin'ny fifantohana ambany kokoa aloha ny tsy fahatomombanan'ny fifamatorana. Izany dia manohana fa nialoha ny fahasimban'ny firafitra ny fitsoahana, fa tsy vokatry ny fahasimbana. Tamin'ny mitokondria tsy nifamatotra, dia nampitombo ny fisefoana ilay fandoko tamin'ny fomba niankina tamin'ny fifantohana ary nahatratra fetra farany. Nitombo ny fampiasana oksizena tamin'ireo santionany roa. Tsy nitombo kosa ny fanamboarana ATP isaky ny oksizena lany. Ohatra mahazatra amin'ny fisarahan'ny fifamatorana miaraka amin'ny fampitana elektrôna izany, ao amin'ny molekiola iray ihany.

Avy amin'ny temimaso ny fisarahana manaitra indrindra. Tamin'ny totozy tsy ampy AIF sy sela mpandray hazavana notsaboina tamin'ny rôtenôna, dia nitahiry ny hatevin'ny temimaso, ny marika famantarana ny sela mpandray hazavana, ary ny firafitry ny mitokondria ny manga metilena. Nampidina ny tahan'ny NADH amin'ny NAD koa izy ary nampitony ireo lalan'ny valin'ny adin-tsaina, anisan'izany ny valin'ny proteinina tsy miforitra araka ny tokony ho izy sy ny mitôfajia. Nanao izany izy nefa tsy nanarina ny tsy fahampian'ny ATP. Ny fiarovana tsy miaraka amin'ny famerenana ny angovo dia midika fa tamin'ny alalan'ny fifandanjan'ny ôksidasiôna sy ny rediksiôna ary ny fahatomombanan'ny mitokondria no nandalovan'ny tombontsoa, fa tsy tamin'ny ATP fanampiny. Izay mampitovy ny fahaveloman'ny tavy amin'ny famerenana ny famokarana angovo dia handika tanteraka amin'ny fomba diso io fanandramana io.

Ny fikarohana momba ny mitokondrian'ny atidoha dia manampy lafiny iray momba ny vidiny miaraka amin'ireo tombontsoa ireo. Ireo fifantohana ambany izay nanatsara ny fiasan'ny angovo biolojika ireo ihany koa dia nampitombo ny famokarana perôksida hidrôzenina tamin'ny toe-javatra rehetra notsapaina ary nampiadana ny fanesorana azy. Fitsapana Amplex voakalibra no nandrefesana izany, fa tsy fandoko tsy manokana. Niara-nitombo ny ATP sy ny akora mpanao ôksidasiôna.

Lisitra fanamarinana azo ampiharina rehefa mamaky

Fanontaniana efatra no manavaka ny vokatra misy fifamatorana amin'ny vokatra tsy misy fifamatorana.

Voalohany, inona marina no vokatra norefesina? Ny fanjifana oksizena irery dia tsy afaka milaza ny ATP. Ny fanamboarana ATP, ny potensialin'ny fonontselana, ary ny tahan'ny fifehezana ny fisefoana dia samy manampy ampahany iray izay tsy hitan'ny elektrôda oksizena. Ny torolalana momba ny famakiana ny filazana avy amin'ny fikarohana momba ny manga metilena dia manazava amin'ny antsipiriany io fitandremana amin'ny fanavahana ny vokatra refesina io.

Faharoa, inona no akora fototra namatsy ny mitokondria? Ny vokatra momba ny suksinil CoA dia mampiseho fa ny safidin'ny akora manome angovo no afaka mamaritra raha mety ho lasa ATP fanampiny mihitsy ny fisefoana fanampiny.

Fahatelo, inona ny fifantohana nampiasaina? Ny manga metilena tamin'ny fifantohana nanomolar hatramin'ny micromolar ambany tao amin'ny mitokondrian'ny atidoha dia nanome fanatsarana kely ny fiasan'ny angovo biolojika, niaraka tamin'ny fitomboan'ny akora mpanao ôksidasiôna; ny antsasaky ny micromolar sy mihoatra tao amin'ny mitokondrian'ny aty dia nampihena ny fifamatorana; ny 5 micromolar dia nampivonto koa. Ampahany amin'ny fomba fiasany ny fifantohana, fa tsy antsipiriany fanampiny fotsiny.

Fahefatra, inona ny môdely nanaovana ny fanandramana nahazoana ilay vokatra? Ny mitokondria natokana dia mampiseho ny rafitry ny fifandraisana, fa ny sela sy tavy tsy simba kosa dia manampy ny fitaterana, ny rediksiôna ho endrika tsy misy loko, ary ireo toerana mifaninana mandray elektrôna. Ny asa any amin'ny laboratoara momba ny fatra, anisan'izany ny fomba anovan'ny fifantohana sy ny fomba fanatanterahana ny vokatry ny manga metilena, no mampifandray ny tarehimarika ao amin'ny efitra fanandramana amin'izay filazana momba ny olona.

Ny fanjifana oksizena dia mampiseho ny fikorianan'ny elektrôna. Ny ATP dia mampiseho ny ampahany amin'izany fikorianana izany voatahiry. Afaka manova ny iray na ny iray hafa ny manga metilena, ary ireo fanandramana etsy ambony dia mampiseho ireo fitambarana efatra vokatr'izany: samy mitombo izy roa, mitombo ny fisefoana raha mamela izany ihany ny akora fototra, mitombo ny fisefoana nefa mihena ny fifamatorana, ary voatahiry ny tavy nefa tsy miova ny ATP. Ny tarehimarika asehon'ny elektrôda oksizena dia fiandohan'ny fandikana ny vokatra, fa tsy fiafarany.