ایا د اکسیجن ډېر مصرف د ډېر ATP معنا لري؟ د مېتیلین بلو له څېړنو څخه زده کړې

یو جلا شوی میتوکندریون په داسې یوه خونه کې پروت دی چې سون‌توکي لري، خو ADP نه لري. هغه اکسیجن ورو مصرفوي. ADP ورزیات کړئ، د اکسیجن مصرف څو برابره لوړېږي. انتظار وکړئ چې ADP پای ته ورسېږي، د اکسیجن مصرف بېرته راټیټېږي. سون‌توکي هېڅ بدل نه شول. یوازې ATP ته اړتیا بدله شوه.

په دې کوچني تسلسل کې هغه ټول توپیر نغښتی دی چې دا مقاله یې تشریح کوي. د اکسیجن مصرف اندازه کوي چې الکترونونه د تنفسي ځنځیر له لارې څومره ژر اکسیجن ته رسېږي. د ATP تولید اندازه کوي چې له دې جریان څخه څومره برخه د کارېدونکې انرژۍ په توګه زېرمه کېږي. دواړه یو ګډ منځنی پړاو لري: د میتوکندریا د داخلي غشا په دواړو خواوو کې د پروتونونو ګرادیانټ. هر څه چې له ATP جوړېدو سره د دې ګرادیانټ د تړاو ټینګوالی بدل کړي، کولای شي دا دوه وروستۍ پایلې په بېلابېلو لورو وخوځوي. مېتیلین بلو دلته یو ګټور ښوونکی دی، ځکه دواړه ډول چلند ترې لیدل شوی: په ځینو ازمایښتي چمتو شویو نمونو کې یې د ATP ترڅنګ د اکسیجن مصرف زیات کړی، او په نورو کې یې د اکسیجن مصرف زیات کړی، خو ATP ثابت پاتې شوی یا کم شوی دی.

هغه لوستونکي چې لومړی د الکترونونو د لېږد پراخ انځور غواړي، کولای شي له دې پیل وکړي چې مېتیلین بلو څنګه الکترونونه د تنفسي ځنځیر له لارې لېږدوي. هغه لوستونکي چې د اکسیجن د لومړنیو تجربو اصطلاحات غواړي، کولای شي ولولي چې د تنفس لومړنیو اندازه‌ګیریو په رښتیا څه ښودلي وو.

تنفس، ATP او د دوی ترمنځ ګرادیانټ

د NADH او FADH2 الکترونونه په I او II کمپلېکسونو کې ځنځیر ته ننوځي، له III کمپلېکس څخه سایټوکروم c ته تېرېږي، او بیا د IV کمپلېکس له لارې اکسیجن ته رسېږي. په I، III او IV کمپلېکسونو کې خوشې شوې انرژي پروتونونه له ماتریکس څخه د غشاګانو ترمنځ فضا ته پمپ کوي. د برېښنايي چارج او تېزابیت دا بېلتون پروتوني محرکه قوه ده، او برېښنايي برخه یې، یعنې د غشا پوتنسیال، عموماً تر ټولو لویه برخه وي.

ATP سنتېز پروتونونو ته اجازه ورکوي چې بېرته ماتریکس ته وبهېږي، او له خوشې شوې انرژۍ څخه کار اخلي څو ADP او فاسفېټ سره یوځای او ATP جوړ کړي. نو تسلسل داسې دی:

د اکسیجن مصرف، بیا د پروتونونو پمپ کول، بیا ګرادیانټ، او بیا د ATP جوړېدل.

خو مهم ټکی دا دی چې پروتونونه له نورو لارو هم بېرته راتللی شي. هر داسې راستنېدل چې له ATP سنتېز څخه تېر نه شي، د پروتونونو لیک بلل کېږي. لیک ځنځیر اړ باسي چې د غشا د پوتنسیال د ثابت ساتلو لپاره هماغه پروتونونه بیا پمپ کړي؛ دا کار ډېر اکسیجن مصرفوي، خو ډېر ATP نه جوړوي. که لیک کافي پیاوړی وي، تړاو ماتېږي: د اکسیجن مصرف زیاتېږي، خو ATP ثابت پاتې کېږي یا کمېږي، او ضایع شوې انرژي د تودوخې په توګه وځي.

حالت 3، حالت 4 او د تنفسي کنټرول نسبت

د دې لپاره دودیز اصطلاحات د جلا شویو میتوکندریاوو له څېړنو څخه راغلي دي. حالت 3 هغه تنفس دی چې سبسټرېټ او ADP دواړه موجود وي: ATP سنتېز ګرادیانټ کموي، د غشا پوتنسیال راټیټېږي، ځنځیر د هغه د بېرته جوړولو لپاره ګړندی کېږي، او د اکسیجن مصرف لوړ وي، ځکه ATP جوړېږي. حالت 4 هغه تنفس دی چې ADP پای ته رسېدلی وي: ATP سنتېز بې‌فعالیته کېږي، ګرادیانټ لوړېږي، د غشا لوړ پوتنسیال د لا زیاتو پروتونونو د پمپ کولو پر وړاندې مقاومت کوي، او د اکسیجن مصرف یوازې هغې کچې ته راټیټېږي چې د لیک د جبران لپاره اړینه وي.

له همدې امله، د تنفسي کنټرول نسبت، یعنې حالت 3 پر حالت 4 وېشل، ښيي چې په ازمایښتي نمونه کې تړاو څومره ټینګ دی. لوړ نسبت دا معنا لري چې ADP تنفس په کلکه کنټرولوي. د حالت 4 له لوړېدو سره د نسبت کمېدل ښيي چې لیک برلاسی کېږي. د مېتیلین بلو لاندې پایلې د همدې لیدلوري له مخې د پوهېدو وړ دي.

یو ذهني انځور د یاد ساتلو ارزښت لري. د غشا لوړ پوتنسیال ځنځیر ورو کوي. د پوتنسیال کمېدل یې ګړندی کوي. ځنځیر دې ته غبرګون ښيي چې پمپ کول څومره ستونزمن شوي، نه مستقیماً دې ته چې ATP جوړېږي که نه.

کله چې وروستۍ پایلې یوځای بدلېږي

د ټینګ تړاو تر ټولو روښانه بېلګه د ګیني پیګ د مغز له جلا شویو میتوکندریاوو څخه راځي چې تنفسي کمپلېکسونه یې بند شوي وو. له 100 nanomolar څخه تر 1 micromolar مېتیلین بلو پورې، د استراحت پر مهال د اکسیجن مصرف هغه وخت زیات شو چې ګلوټامېټ له مالېټ سره، سوکسینېټ، یا ګلیسروفاسفېټ د سون‌توکو په توګه کارېدل؛ خو د ADP له خوا تحریک شوی تنفس بدل نه شو. په هغو میتوکندریاوو کې چې I یا III کمپلېکس یې د زهري موادو په وسیله بند شوی و، رنګ ATP تولید لږ زیات کړ، د غشا پوتنسیال یې بېرته ورغاوه او د کلسیم جذب یې ښه کړ. وړاندیز شوې لاره یوه لنډه لاره ده: رنګ د بندښت له مخکینۍ برخې څخه الکترونونه اخلي او سایټوکروم c ته یې سپاري، او زیانمن کمپلېکس دور وهي.

د تړاو دویمه بېلګه د ATP لپاره بېخي بله سرچینه کاروي. د مغز په جلا شویو میتوکندریاوو کې چې ATP سنتېز یې مهار شوی و، مېتیلین بلو بیا هم په هر ازمویل شوي سبسټرېټ کې تنفس تحریک کړ. خو د ATP جوړېدل یوازې پر الفا کېټوګلوټارېټ او ګلوټامېټ زیات شول؛ دا هغه دوه سبسټرېټونه دي چې سوکسینیل CoA جوړوي. کله چې اولیګومایسین ATP سنتېز بند کړی و، اضافي ATP د سیټریک اسید په دوران کې د سوکسینیل CoA لایګېز په وسیله د سبسټرېټ په کچه له فاسفوریلېشن څخه جوړېده، نه له اکسیداتیفي فاسفوریلېشن څخه. رنګ هغه وخت هم د غشا پوتنسیال بېرته ورغاوه چې I کمپلېکس او ATP سنتېز دواړه یوځای مهار شوي وو. دلته د اکسیجن مصرف او ATP یوځای بدل شول، خو یوازې هلته چې سبسټرېټ د ATP د جوړېدو دویمې لارې ته اجازه ورکوله. پر سوکسینېټ یا مالېټ تنفس زیات شو، خو اضافي ATP جوړ نه شو. هماغه رنګ، هماغه خونه، بېل سون‌توکي، بېل ځواب.

کله چې وروستۍ پایلې له یو بل څخه بېلېږي

هغه بېلګې چې پایلې پکې بېلېږي، هم په خپرو شویو څېړنو کې شته او هم د زده کړې لپاره ارزښت لري. د 1997 کال په یوه څېړنه کې د موږک د ځیګر پر جلا شویو میتوکندریاوو، مېتیلین بلو په هغو میتوکندریاوو کې د حالت 4 تنفس ګړندی کړ چې ټینګ تړاو یې درلود او سوکسینېټ یې د تنفس لپاره کاراوه؛ دې کار د تنفسي کنټرول نسبت راټیټ کړ. اغېز له 0.5 micromolar څخه څرګند و او په 5 micromolar کې پیاوړی و؛ دا غلظت د 100 milligram د یوځلي چټکې وریدې تزریق وروسته د پلازما کچو ته نږدې دی. په 5 micromolar کې میتوکندریاوې هم وپړسېدې، خو د تړاو نیمګړتیا لومړی په ټیټو غلظتونو کې څرګنده شوې وه. دا د دې نظر ملاتړ کوي چې لیک له جوړښتي زیان مخکې رامنځته شوی و، نه دا چې د هغه له امله پیدا شوی وي. په هغو میتوکندریاوو کې چې تړاو یې مات شوی و، رنګ تنفس په داسې ډول تحریک کړ چې له غلظت سره تړاو درلود او د اشباع حد ته رسېده. په دواړو ډولونو نمونو کې د اکسیجن مصرف زیات شو. خو د مصرف شوي اکسیجن پر واحد د ATP جوړېدل زیات نه شول. دا د تړاو ماتېدو او د الکترونونو د لېږد یوه درسي بېلګه ده، دواړه په هماغه یوه مالیکول کې.

تر ټولو څرګند بېلتون په شبکیه کې لیدل کېږي. په AIF کې کمښت لرونکو موږکانو او په روټېنون درملنه شویو رڼا اخیستونکو حجرو کې، مېتیلین بلو د شبکیې ضخامت، د رڼا اخیستونکو حجرو نښې او د میتوکندریاوو جوړښت وساتل. همدارنګه یې د NADH او NAD نسبت راټیټ کړ او د حجروي فشار لارې یې ارامې کړې، چې د ناسم تاو شوي پروټین غبرګون او میټوفاژي هم پکې شامل وو. دا هر څه یې د ATP د کمښت له سمولو پرته وکړل. له انرژۍ بېرته رغېدو پرته ساتنه دا معنا لري چې ګټه د اکسیدېشن-احیا د توازن او د میتوکندریاوو د سالم پاتې کېدو له لارې وه، نه د اضافي ATP له لارې. هر څوک چې د نسج ژوندي پاتې کېدل د انرژۍ د تولید له بېرته رغېدو سره برابر وګڼي، هغه به دا تجربه په بشپړ ډول ناسمه تعبیر کړي.

د مغز د میتوکندریاوو څېړنې همدې حساب ته د لګښت یوه خانه هم ورزیاتوي. هماغو ټیټو غلظتونو چې د حیاتي انرژۍ بهیرونه یې ښه کړل، په ټولو ازمویل شویو شرایطو کې د هایدروجن پراکسایډ تولید هم زیات کړ او له منځه وړل یې ورو کړل. دا د یوه کالیبره شوي Amplex ازمېښت په وسیله اندازه شوي وو، نه د یوه غیر اختصاصي رنګ په وسیله. ډېر ATP او ډېر اکسیدوونکی یوځای راغلل.

د څېړنو د لوستلو عملي کتنیز لېست

څلور پوښتنې د تړاو لرونکې پایله له هغې پایلې بېلوي چې تړاو پکې مات شوی وي.

لومړی، په رښتیا کومه وروستۍ پایله اندازه شوې وه؟ یوازې د اکسیجن مصرف د ATP په اړه معلومات نه شي ورکولای. د ATP جوړېدل، د غشا پوتنسیال او د تنفسي کنټرول نسبت هر یو داسې یوه برخه ورزیاتوي چې د اکسیجن الکترود یې نه شي لیدلی. د مېتیلین بلو د څېړنیزو ادعاوو د لوستلو لارښود د وروستیو پایلو د دې دقیقې ارزونې په اړه تفصیلي تشریح کوي.

دویم، کوم سبسټرېټ میتوکندریاوو ته سون‌توکي ورکول؟ د سوکسینیل CoA پایله ښيي چې د سون‌توکو ټاکنه کولای شي دا وټاکي چې ایا اضافي تنفس اصلاً په اضافي ATP بدلېدلی شي که نه.

درېیم، کوم غلظت کارول شوی و؟ د مغز په میتوکندریاوو کې له nanomolar څخه تر ټیټ micromolar پورې مېتیلین بلو د حیاتي انرژۍ په بهیرونو کې لږې ګټې درلودې، خو د اکسیدوونکو د زیاتېدو په بیه؛ د ځیګر په میتوکندریاوو کې 0.5 micromolar او تر هغه پورته غلظتونو تړاو کمزوری کړ؛ 5 micromolar پړسوب هم ورزیات کړ. غلظت د میکانیزم یوه برخه ده، نه یوازې یو شالیدي جزئیات.

څلورم، پایله له کوم ماډل څخه ترلاسه شوې وه؟ جلا شوې میتوکندریاوې د بهیرونو نښلونې راښيي، خو بشپړې حجرې او نسجونه لېږد، بې‌رنګه بڼې ته احیا کېدل او د الکترونونو د جذب سیالې لارې هم ورزیاتوي. د لابراتواري دوز ټاکنې کار، په شمول د دې چې غلظت او پروتوکول څنګه د مېتیلین بلو اغېزې بدلوي، د ازمایښتي خونې د شمېرو او د یوه انسان په اړه د هرې ادعا ترمنځ پل دی.

د اکسیجن مصرف د الکترونونو جریان ښيي. ATP ښيي چې له دې جریان څخه څومره برخه زېرمه شوې ده. مېتیلین بلو له دې دواړو څخه هر یو بدلولی شي، او پورته تجربې ټولې څلور پایلې ښيي: دواړه زیاتېږي؛ تنفس یوازې هلته له ATP سره یوځای زیاتېږي چې سبسټرېټ اجازه ورکوي؛ تنفس زیاتېږي خو تړاو کمزوری کېږي؛ او نسج ساتل کېږي خو ATP ثابت پاتې کېږي. د اکسیجن پر الکترود ښودل شوې شمېره د تفسیر پیل دی، نه یې پای.