آرٽيڪل
ڇا آڪسيجن جو وڌيڪ استعمال وڌيڪ ATP جو مطلب آهي؟ مٿيلين بليو جي مطالعي مان سبق
هڪ الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريون اهڙي چيمبر ۾ آهي، جتي ٻارڻ ته موجود آهي پر ADP ناهي. اهو آڪسيجن آهستي استعمال ڪري ٿو. ADP شامل ڪريو ته آڪسيجن جو استعمال ڪيترائي ڀيرا وڌي وڃي ٿو. ADP ختم ٿيڻ تائين انتظار ڪريو ته آڪسيجن جو استعمال وري گهٽجي وڃي ٿو. ٻارڻ ڪڏهن به نه بدليو. رڳو ATP جي گهرج بدلي.
هن ننڍڙي سلسلي ۾ اهو سمورو فرق سمايل آهي، جنهن بابت هي مضمون آهي. آڪسيجن جو استعمال ماپي ٿو ته اليڪٽران تنفسي زنجير مان آڪسيجن ڏانهن ڪيتري تيزيءَ سان وهن ٿا. ATP جي پيداوار ماپي ٿي ته ان وهڪري مان ڪيترو حصو استعمال لائق توانائي طور محفوظ ٿئي ٿو. ٻنهي جي وچ ۾ هڪ گڏيل مرحلو آهي: مائيٽوڪانڊريا جي اندروني جھليءَ جي ٻنهي پاسن وچ ۾ پروٽانن جو تدريجي فرق. ڪا به شيءِ جيڪا هن فرق ۽ ATP جي ٺهڻ وچ ۾ جوڙبنديءَ جي مضبوطي بدلائي ٿي، اها انهن ٻن آخري ماپن کي مختلف رخن ۾ وٺي وڃي سگهي ٿي. مٿيلين بليو هتي هڪ سٺو سبق ڏئي ٿو، ڇو ته ان ۾ ٻئي رويا ڏٺا ويا آهن: ڪجهه تيارين ۾ ATP سان گڏ آڪسيجن جو استعمال وڌائڻ، ۽ ٻين ۾ آڪسيجن جو استعمال وڌائڻ جڏهن ته ATP ساڳيو رهي ٿو يا گهٽجي ٿو.
جيڪي پڙهندڙ پهرين اليڪٽرانن جي منتقليءَ جي وسيع تصوير سمجهڻ چاهين ٿا، اهي هن وضاحت کان شروع ڪري سگهن ٿا ته مٿيلين بليو تنفسي زنجير ۾ اليڪٽران ڪيئن منتقل ڪري ٿو. جيڪي آڪسيجن بابت شروعاتي تجربن جا اصطلاح سمجهڻ چاهين ٿا، اهي پڙهي سگهن ٿا ته تنفس جي پهرين ماپن اصل ۾ ڇا ڏيکاريو.
تنفس، ATP ۽ انهن جي وچ ۾ تدريجي فرق
NADH ۽ FADH2 مان اليڪٽران ڪمپليڪس I ۽ II وٽ زنجير ۾ داخل ٿين ٿا، ڪمپليڪس III مان گذري سائٽوڪروم c تائين پهچن ٿا، پوءِ ڪمپليڪس IV مان گذري آڪسيجن تائين وڃن ٿا. ڪمپليڪس I، III ۽ IV وٽ آزاد ٿيندڙ توانائي پروٽانن کي ميٽرڪس مان ٻاهر، ٻن جھلين جي وچ واري جاءِ ۾ پمپ ڪري ٿي. برقي چارج ۽ تيزابيت جي اها جدائي پروٽان محرڪ قوت آهي، ۽ ان جو برقي حصو، يعني جھليءَ جو پوٽينشل، عام طور تي غالب حصو هوندو آهي.
ATP سنٿيز پروٽانن کي واپس ميٽرڪس ۾ وهڻ ڏئي ٿو ۽ آزاد ٿيندڙ توانائي استعمال ڪري ADP ۽ فاسفيٽ کي ملائي ATP ٺاهي ٿو. تنهنڪري سلسلو هي آهي:
آڪسيجن جو استعمال، پوءِ پروٽانن جي پمپنگ، پوءِ تدريجي فرق، پوءِ ATP جي ٺهڻ.
پر مسئلو اهو آهي ته پروٽان ٻين رستن سان به واپس اچي سگهن ٿا. اهڙي ڪا به واپسي جيڪا ATP سنٿيز کي پاسيرو ڪري ٿي، پروٽانن جو رسڻ آهي. اهو رسڻ زنجير کي مجبور ڪري ٿو ته جھليءَ جو پوٽينشل مستحڪم رکڻ لاءِ ساڳيا پروٽان وري پمپ ڪري، جنهن سان وڌيڪ ATP ٺهڻ کان سواءِ وڌيڪ آڪسيجن استعمال ٿئي ٿي. ڪافي مضبوط رسڻ جوڙبندي ٽوڙڻ آهي: آڪسيجن جو استعمال وڌي ٿو، جڏهن ته ATP ساڳيو رهي ٿو يا گهٽجي ٿو، ۽ ضايع ٿيل توانائي گرميءَ جي صورت ۾ نڪري ٿي.
حالت 3، حالت 4 ۽ تنفسي ڪنٽرول جو تناسب
هن جا روايتي اصطلاح الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريا جي مطالعي مان آيا آهن. حالت 3 اهو تنفس آهي، جنهن ۾ سبسٽريٽ سان گڏ ADP به موجود هوندو آهي: ATP سنٿيز تدريجي فرق گهٽائي ٿو، جھليءَ جو پوٽينشل هيٺ اچي ٿو، زنجير ان کي ٻيهر قائم ڪرڻ لاءِ تيز ٿئي ٿي، ۽ آڪسيجن جو استعمال وڌيڪ هوندو آهي، ڇاڪاڻ ته ATP ٺهي رهيو هوندو آهي. حالت 4، ADP ختم ٿيڻ کان پوءِ وارو تنفس آهي: ATP سنٿيز غيرفعال ٿي وڃي ٿو، تدريجي فرق وڌي ٿو، جھليءَ جو بلند پوٽينشل وڌيڪ پمپنگ جي مزاحمت ڪري ٿو، ۽ آڪسيجن جو استعمال گهٽجي رڳو ايترو رهي ٿو، جيترو رسڻ جي پورائي لاءِ ضروري آهي.
تنفسي ڪنٽرول جو تناسب، يعني حالت 3 کي حالت 4 سان ورهائڻ، تنهنڪري ٻڌائي ٿو ته تياريءَ ۾ جوڙبندي ڪيتري مضبوط آهي. وڏو تناسب ظاهر ڪري ٿو ته ADP تنفس کي مضبوط نموني ڪنٽرول ڪري ٿو. حالت 4 وڌڻ سان گڏ تناسب گهٽجڻ جو مطلب آهي ته رسڻ غالب ٿي رهيو آهي. هي اهو زاويه آهي، جنهن سان هيٺ ڏنل مٿيلين بليو جا نتيجا سمجهه ۾ اچن ٿا.
هڪ ذهني تصور ياد رکڻ جهڙو آهي. جھليءَ جو بلند پوٽينشل زنجير کي سست ڪري ٿو. پوٽينشل گهٽائڻ ان کي تيز ڪري ٿو. زنجير ان ڳالهه تي ردعمل ڏئي ٿي ته پمپنگ ڪيتري ڏکي ٿي وئي آهي، نه سڌو سنئون ان ڳالهه تي ته ATP ٺهي رهيو آهي يا نه.
جڏهن آخري ماپون گڏ بدلجن ٿيون
جوڙبنديءَ جو سڀ کان واضح مثال گني پگ جي دماغ مان الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريا مان ملي ٿو، جن جا تنفسي ڪمپليڪس روڪيل هئا. 100 nanomolar کان 1 micromolar مٿيلين بليو تي، گلوٽاميٽ سان گڏ ماليٽ، سڪسينَيٽ يا گليسروفاسفيٽ کي ٻارڻ طور استعمال ڪرڻ سان آرام واري حالت ۾ آڪسيجن جو استعمال وڌيو، جڏهن ته ADP سان تحريڪ ڏنل تنفس اڻبدليل رهيو. ڪمپليڪس I يا ڪمپليڪس III تي زهر وسيلي روڪيل مائيٽوڪانڊريا ۾، رنگ ATP جي پيداوار ٿوري وڌائي، جھليءَ جو پوٽينشل بحال ڪيو ۽ ڪيلشيم جي جذب کي بهتر ڪيو. تجويز ڪيل رستو هڪ ننڍو متبادل رستو آهي: رنگ رڪاوٽ کان اڳ واري حصي مان اليڪٽران وٺي سائٽوڪروم c کي ڏئي ٿو، اهڙيءَ طرح خراب ٿيل ڪمپليڪس کي پاسيرو ڪري ٿو.
جوڙبنديءَ وارو ٻيو مثال ATP جو بلڪل مختلف ذريعو استعمال ڪري ٿو. دماغ مان الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريا ۾، جن جو ATP سنٿيز روڪيل هو، مٿيلين بليو آزمائجي ويل هر سبسٽريٽ تي تنفس کي وڌايو. پر ATP جي ٺهڻ ۾ واڌ رڳو الفا ڪيٽوگلوٽاريٽ ۽ گلوٽاميٽ تي ٿي، اهي ٻه سبسٽريٽ جيڪي سڪسينائل CoA ٺاهين ٿا. اوليگومائيسن سان ATP سنٿيز روڪيل هجڻ سبب، اضافي ATP سائٽرڪ ايسڊ چڪر ۾ سڪسينائل CoA لائيگيز وسيلي سبسٽريٽ جي سطح تي فاسفوريليشن مان آيو، نه آڪسائيڊيٽو فاسفوريليشن مان. جڏهن ڪمپليڪس I ۽ ATP سنٿيز گڏ روڪيا ويا، تڏهن رنگ جھليءَ جو پوٽينشل به بحال ڪيو. هتي آڪسيجن جو استعمال ۽ ATP گڏ وڌيا، پر رڳو اتي، جتي سبسٽريٽ ATP جي ٻئي رستي کي ممڪن بڻايو. سڪسينَيٽ يا ماليٽ تي، اضافي ATP کان سواءِ تنفس وڌيو. ساڳيو رنگ، ساڳيو چيمبر، مختلف ٻارڻ، مختلف جواب.
جڏهن آخري ماپون الڳ رخ وٺن ٿيون
الڳ رخ وٺندڙ مثال به شايع ٿيل آهن ۽ اوترا ئي سبق ڏيندڙ آهن. 1997 ۾ چوهي جي جگر مان الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريا جي هڪ مطالعي ۾، مٿيلين بليو مضبوط جوڙبندي رکندڙ، سڪسينَيٽ تي تنفس ڪندڙ مائيٽوڪانڊريا ۾ حالت 4 جو تنفس تيز ڪيو، جنهن سان تنفسي ڪنٽرول جو تناسب گهٽجي ويو. اثر 0.5 micromolar کان نظر آيو ۽ 5 micromolar تي مضبوط هو، جيڪا رڳ ۾ 100 milligram جي هڪ ئي ڀيري ڏنل مقدار کان پوءِ پلازما ۾ موجود سطح جي ويجهو ڪنسنٽريشن آهي. 5 micromolar تي مائيٽوڪانڊريا ڦوليا به، پر جوڙبنديءَ جي خرابي پهرين گهٽ ڪنسنٽريشن تي ظاهر ٿي. اهو ظاهر ڪري ٿو ته رسڻ بناوتي نقصان کان اڳ شروع ٿيو، نه ته ان نقصان مان پيدا ٿيو. جوڙبندي ٽٽل مائيٽوڪانڊريا ۾، رنگ تنفس کي ڪنسنٽريشن تي دارومدار رکندڙ انداز ۾ وڌايو، جنهن جي اثر جي هڪ وڌ ۾ وڌ حد هئي. ٻنهي تيارين ۾ آڪسيجن جو استعمال وڌيو. استعمال ٿيل آڪسيجن جي في مقدار پٺيان ATP جي ٺهڻ ۾ واڌ نه ٿي. اها ساڳئي ماليڪيول ۾ جوڙبندي ٽوڙڻ ۽ اليڪٽران منتقل ڪرڻ جي درسي مثال جهڙي صورت آهي.
سڀ کان نمايان فرق ريٽينا مان ملي ٿو. AIF جي کوٽ وارن ڪوئن ۽ روٽينون سان ٽريٽ ڪيل روشني محسوس ڪندڙ خليات ۾، مٿيلين بليو ريٽينا جي ٿولهه، روشني محسوس ڪندڙ خليات جي نشانين ۽ مائيٽوڪانڊريا جي بناوت کي برقرار رکيو. ان NADH ۽ NAD جو تناسب به گهٽايو ۽ دٻاءَ سان لاڳاپيل رستا، جن ۾ اڻويڙهيل پروٽين وارو ردعمل ۽ مائيٽوفيجي شامل هئا، ماٺا ڪيا. اهو سڀ ATP جي کوٽ درست ڪرڻ کان سواءِ ٿيو. توانائي بحال ٿيڻ کان سواءِ تحفظ ملڻ جو مطلب آهي ته فائدو ريڊوڪس توازن ۽ مائيٽوڪانڊريا جي سالميت وسيلي ٿيو، نه اضافي ATP وسيلي. جيڪو به بافتي جي بچي رهڻ کي توانائي جي پيداوار بحال ٿيڻ برابر سمجهندو، اهو ان تجربي کي مڪمل غلط سمجهندو.
دماغ جي مائيٽوڪانڊريا وارو ڪم ساڳئي حساب ۾ هڪ قيمت به شامل ڪري ٿو. ساڳين گهٽ ڪنسنٽريشنن، جن حياتياتي توانائيءَ جي عملن کي بهتر ڪيو، آزمائجي ويل هر حالت ۾ هائيڊروجن پرآڪسائيڊ جي پيداوار به وڌائي ۽ ان جي خاتمي کي سست ڪيو. اها ماپ ڪنهن غيرمخصوص رنگ بدران ڪيليبريٽ ڪيل Amplex ٽيسٽ سان ڪئي وئي. وڌيڪ ATP ۽ وڌيڪ آڪسيڊنٽ گڏ آيا.
نتيجن کي پڙهڻ لاءِ هڪ عملي جانچ فهرست
چار سوال جوڙبنديءَ واري نتيجي کي جوڙبندي ٽٽل نتيجي کان ڌار ڪن ٿا.
پهريون، اصل ۾ ڪهڙي آخري ماپ ورتي وئي هئي. رڳو آڪسيجن جو استعمال ATP بابت نٿو ٻڌائي سگهي. ATP جي ٺهڻ، جھليءَ جو پوٽينشل ۽ تنفسي ڪنٽرول جو تناسب، هر هڪ اهڙي ڄاڻ جو حصو ڏئي ٿو، جيڪو آڪسيجن اليڪٽروڊ نٿو ڏسي سگهي. مٿيلين بليو جي تحقيق جي دعوائن کي پڙهڻ واري رهنمائي، آخري ماپن بابت هن احتياط کي تفصيل سان سمجهائي ٿي.
ٻيو، مائيٽوڪانڊريا کي ڪهڙو سبسٽريٽ ڏنو ويو هو. سڪسينائل CoA وارو نتيجو ڏيکاري ٿو ته ٻارڻ جي چونڊ اهو طئي ڪري سگهي ٿي ته اضافي تنفس، اضافي ATP ۾ بدلجي به سگهي ٿو يا نه.
ٽيون، ڪهڙي ڪنسنٽريشن استعمال ڪئي وئي هئي. دماغ جي مائيٽوڪانڊريا ۾ nanomolar کان گهٽ micromolar حد تائين مٿيلين بليو، آڪسيڊنٽ جي قيمت سان گڏ حياتياتي توانائيءَ جي عملن ۾ معمولي بهتري ڏني؛ جگر جي مائيٽوڪانڊريا ۾ اڌ micromolar ۽ ان کان مٿي جوڙبندي ڪمزور ٿي؛ 5 micromolar تي ڦولجڻ به شامل ٿيو. ڪنسنٽريشن عمل جي طريقي جو حصو آهي، رڳو پسمنظر جو تفصيل نه.
چوٿون، نتيجو ڪهڙي ماڊل مان حاصل ٿيو. الڳ ڪيل مائيٽوڪانڊريا اندروني ڳانڍاپا ظاهر ڪن ٿا، پر مڪمل خليات ۽ بافتا نقل و حمل، بي رنگ صورت ۾ رِڊڪشن ۽ اليڪٽرانن کي جذب ڪندڙ مقابلي وارا رستا به شامل ڪن ٿا. ليبارٽريءَ ۾ مقدار ڏيڻ بابت ڪم، جنهن ۾ اهو به شامل آهي ته ڪنسنٽريشن ۽ طريقيڪار مٿيلين بليو جي اثرن کي ڪيئن شڪل ڏين ٿا، چيمبر جي انگن ۽ ڪنهن انسان بابت دعويٰ جي وچ ۾ پل آهي.
آڪسيجن جو استعمال اليڪٽرانن جي وهڪري کي ظاهر ڪري ٿو. ATP ٻڌائي ٿو ته ان وهڪري مان ڪيترو حصو محفوظ ٿيو. مٿيلين بليو انهن مان ڪنهن به هڪ کي بدلائي سگهي ٿو، ۽ مٿيان تجربا ان مان نڪرندڙ چارئي صورتون ڏيکارين ٿا: ٻئي وڌن ٿا، تنفس رڳو اتي وڌي ٿو جتي سبسٽريٽ اجازت ڏئي ٿو، تنفس وڌي ٿو جڏهن ته جوڙبندي گهٽجي ٿي، ۽ بافتو برقرار رهي ٿو جڏهن ته ATP ساڳيو رهي ٿو. آڪسيجن اليڪٽروڊ تي نظر ايندڙ انگ تشريح جي شروعات آهي، ان جي پڄاڻي نه.