ලිපිය
මෙතිලීන් නිල් සෛල තුළට ඇතුළු වන ආකාරය: ඔක්සිහරණය, ප්‍රතිඔක්සිකරණය සහ පටල විභාජනය
අන්තශ්චද සෛල සහිත බඳුනක් මෙතිලීන් නිල් අවශෝෂණය කරන ආකාරය නිරීක්ෂණය කළ විට, බැලූ බැල්මට ලැබෙන අර්ථකථනයම වැරදි අර්ථකථනය ද වේ. මාධ්‍යයේ නිල් පැහැය නැති වී සෛල තුළ නිල් කැටිති ඇති වන බැවින්, වර්ණකය නිල් අණුවක් ලෙස පටලය හරහා ගොස් තිබිය යුතු යැයි සිතෙයි. එහෙත් පරීක්ෂණ පෙන්වන්නේ වෙනත් දෙයකි. නිල් ස්වරූපය පටලය හරහා ගමන් කරන්නේ ඉතා සුළු වශයෙනි. ගමන් කරන්නේ අවර්ණ ස්වරූපය වන අතර, ඇතුළත පෙනෙන නිල් පැහැය සෑදෙන්නේ එය ඇතුළු වූ පසු සෛලය තුළම ය.
මේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ක්‍රියාවලිය වැදගත් වන්නේ පැල්ලම් මගින් හෙළි කළ හැකි හා නොහැකි දේ එය තීරණය කරන බැවිනි. නිල් කැටිති පෙන්වන්නේ ප්‍රතිඔක්සිකරණයට ලක් වී ඉන්ද්‍රයිකා තුළ සිර වූ ඔක්සිකරණය වූ වර්ණකයයි. ඒවා සෛලයේ මුළු වර්ණක ප්‍රමාණය පෙන්වන්නේ නැත, ඔක්සිහරණය වූ වර්ණක සංචිතය පෙන්වන්නේ නැත, ජෛවීය බලපෑම මනින්නේ ද නැත. එයට හේතුව තේරුම් ගැනීමට පියවර තුන අනුගමනය කරන්න: මතුපිටදී ඔක්සිහරණය, ඔක්සිහරණය වූ ස්වරූපයේ විසරණය, සහ ඇතුළතදී ප්‍රතිඔක්සිකරණය හා සිරවීම.
ස්වරූප දෙක වෙනස් අණු මෙන් හැසිරෙයි
ඔක්සිකරණය වූ මෙතිලීන් නිල් යනු පැතලි, ධන ආරෝපිත වළලු පද්ධතියකි. එය ජලයේ දියවෙයි, 600 සිට 700 nanometers පමණ පරාසයේ ආලෝකය ප්‍රබලව අවශෝෂණය කරයි, නිල් පැහැයෙන් පෙනෙයි. මෙහි වැදගත් සාධකය ආරෝපණයයි. ආරෝපිත, ජලකාමී අණුවක් ලිපිඩ පටලයක් හරහා පහසුවෙන් ගමන් නොකරන නිසා, විද්‍යාත්මක සාහිත්‍යයේ ප්‍රවේශමෙන් භාවිත වන යෙදුම වන්නේ පටලයට සාපේක්ෂව අපාරගම්‍ය යන්නයි; සම්පූර්ණයෙන් අපාරගම්‍ය යන්න නොවේ.
ලියුකොමෙතිලීන් නිල් ලෙස හැඳින්වෙන ඔක්සිහරණය වූ මෙතිලීන් නිල් අවර්ණ, ආරෝපණ රහිත සහ මේදයේ ද්‍රාව්‍ය වේ. ආරෝපණය ඉවත් කළ විට පටලය තවදුරටත් බාධකයක් නොවේ. ඔක්සිහරණය වූ අණුව එය හරහා පහසුවෙන් විසරණය වන අතර, වඩාත් ඔක්සිකාරක පරිසරයක් ඇති කොටසකට ඇතුළු වූ පසු නැවත ඉලෙක්ට්‍රෝන අහිමි කරගෙන නිල්, ආරෝපිත, සිර වූ ස්වරූපයට හැරිය හැකිය. එබැවින් වර්ණකයේ ඔක්සිකරණ-ඔක්සිහරණ රසායනය එහි ප්‍රවාහන යාන්ත්‍රණය ද වේ. ඉලෙක්ට්‍රෝන ගණන වෙනස් කළ විට පාරගම්‍යතාව ද වෙනස් වේ.
පළමු පියවරට අවශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රෝන ලැබෙන්නේ සෛලයෙන්ම ය. ක්ෂීරපායී සෛල ප්ලාස්මා පටලය හරහා ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහනය සිදු කරමින්, අන්තඃසෛලීය දායකයන්ගෙන් ඔක්සිහාරක සමතුල්‍යයන් පිටතට, මතුපිට ඇති ප්‍රතිග්‍රාහකයන් වෙත ගෙන යයි. ප්ලාස්මා පටලය හරහා සිදුවන මේ ක්‍රියාකාරිත්වය බොහෝ සෛල වර්ගවල දක්නට ලැබෙන සාමාන්‍ය සෛල කාර්යයකි. තයසීන් වර්ණක මත ක්‍රියා කරන අන්තශ්චද මතුපිට රිඩක්ටේස් එන්සයිමය, වැදගත් එක් කරුණකදී අනෙක් එවැනි එන්සයිම මෙන් හැසිරෙයි: පසුකාලීන පියවර නවතා දමන ප්‍රමාණවලින් සයනයිඩ් සහ ඇසයිඩ් තිබියදීත් එය දිගටම ක්‍රියා කරයි. මුළු විස්තරයම රඳා පවතින්නේ මේ වෙනස මත ය.
මුලින් පැමිණියේ විභාජනයයි; එය අවශෝෂණය බොහෝ දුරට පැහැදිලි කළේය
1929 දී රොක්ෆෙලර් ආයතනයේ මේරියන් අර්වින් වඩාත් සරල ප්‍රශ්නයක් ඇසුවාය. වර්ණකය ඇතුළු වීම යනු ජලය සහ සෛලයේ මේදමය ස්තර අතර විභාජනය වීම පමණක් විය හැකිද? එසේ නම්, පරීක්ෂණාගාරයේදී එම මේදමය ස්තර වෙනුවට ක්ලෝරෝෆෝම් ස්තරයක් යොදාගත හැකිද? ඇයගේ වර්ණාවලීක්ෂ ප්‍රකාශමිතික විනිවිද යාමේ අධ්‍යයනවලදී ජලීය වර්ණක ද්‍රාවණ ක්ලෝරෝෆෝම් සමඟ සොලවා, කාබනික කලාපයට ගමන් කළ දේ ජීවමාන ඇල්ගී සෛල තුළට ඇතුළු වූ දේ සමඟ සංසන්දනය කරන ලදී.
එම කාර්යයේ සොයාගැනීම් දෙකක් තවමත් අවධානයට ලක් විය යුතුය. පළමුව, වාණිජ මෙතිලීන් නිල් ද්‍රාවණවල දැන් azure B ලෙස හැඳින්වෙන ට්‍රයිමෙතිල් තයොනීන් අඩංගු වූ අතර, මේ අපද්‍රව්‍යය මෙතිලීන් නිල්ට වඩා වේගයෙන් විනිවිද ගියේය. විශේෂයෙන්ම ලිපිඩවල ද්‍රාව්‍ය නිදහස් භෂ්ම ස්වරූපය ප්‍රමුඛ වන ක්ෂාරීය pH තත්ත්වවලදී මෙය සිදු විය. මෙතිලීන් නිල් ඇතුළු වීමක් ලෙස පෙනුණු සමහර අවස්ථා ඇත්තෙන්ම azure B වරණීයව ඇතුළු වීමයි. දෙවනුව, අයනීකරණ තත්ත්වය තීරණය කිරීමෙන් pH ප්‍රතිඵලය තීරණය කළ අතර, හානි වූ සෛල නොහානි වූ සෛලවලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි වර්ණක ප්‍රමාණයක් ඇතුළු කරගත්තේය. කෘත්‍රිම පද්ධතිය හා ජීවමාන සෛලය යන දෙකම අවශෝෂණය කළ දේ විභාජන සංගුණක සහ ආරෝපණ තත්ත්වය මගින් පාලනය විය. ඒ දෙක අතර සමානකම සෛල සීමාවේ ජලීය නොවන ස්තර පවතින බවට වූ අදහසට සහාය දැක්වීය.
ලිපිඩ සහ අයනීකරණය සම්බන්ධයෙන් මේ ආකෘතිය ඉදිරි දැක්මක් සහිත වුවත්, තම මුල් ස්වරූපයෙන්ම විභාජනය වන වර්ණකයක් සහ මතුපිටදී රසායනිකව වෙනස් වී, වෙනත් ස්වරූපයකින් පටලය හරහා ගොස්, ඇතුළතදී නැවත මුල් ස්වරූපයට හැරෙන වර්ණකයක් අතර වෙනස හඳුනාගැනීමට එයට නොහැකි විය. ඒ වෙනස හඳුනාගැනීමට වෙනත් පරීක්ෂණයක් අවශ්‍ය විය. එය වසර හැත්තෑවකට පසු පෙනහළු අන්තශ්චදයේදී සිදු කෙරිණි.
පිටතදී ඔක්සිහරණය, ඇතුළතදී සිරවීම
මර්කර් සහ සගයන් සංවර්ධනය කරන ලද ගව පෙනහළු ධමනි අන්තශ්චද සෛල සමඟ වැඩ කරමින් පියවර තුනක අනුක්‍රමයක් යෝජනා කළහ: ඔක්සිකරණය වූ වර්ණකය සෛල මතුපිටදී එහි අවර්ණ ලිපිඩකාමී ස්වරූපයට ඔක්සිහරණය වේ, ඔක්සිහරණය වූ ස්වරූපය ඇතුළට විසරණය වේ, ඉන්පසු අන්තඃසෛලීය ප්‍රතිඔක්සිකරණයෙන් පටලයට අපාරගම්‍ය ඔක්සිකරණය වූ ස්වරූපය යළි සෑදී රැස් වේ. ඔවුන්ගේ අන්තශ්චද තයසීන් අවශෝෂණ අධ්‍යයනය මේ අනුක්‍රමය නිශ්චිත ස්ථානවලදී බිඳ දැමීමට උත්සාහ කිරීමෙන් එය පරීක්ෂා කළේය.
පළමු පරීක්ෂණ ද්‍රව්‍යය වූයේ සෛලයට ඇතුළු විය නොහැකි ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිග්‍රාහකයක් වන ෆෙරිසයනයිඩ් ය. මතුපිට එන්සයිම සෛලයෙන් පිටතදී නිල් වර්ණකය එහි අවර්ණ ස්වරූපයට ඔක්සිහරණය කරන විට, ෆෙරිසයනයිඩ්වලට එම ඉලෙක්ට්‍රෝන නැවත ලබාගෙන වර්ණකය පටලය හරහා යාමටත් පෙර මාධ්‍යයේ නිල් වර්ණකය යළි සෑදිය හැකිය. ෆෙරිසයනයිඩ් අතිරික්තව පැවති තාක් කල් (10 micromolar වර්ණකයට සාපේක්ෂව 50 සිට 500 micromolar ෆෙරිසයනයිඩ්), වර්ණක අවශෝෂණය බොහෝ දුරට නතර විය. අවශෝෂණය සාමාන්‍ය වේගයෙන් යළි ආරම්භ වූයේ ෆෙරිසයනයිඩ් වැය වී අවසන් වූ පසුව පමණි. ප්‍රතික්‍රියා වේග රටා ද වෙනත් ආකාරයකින් එම කරුණම පෙන්වීය. නැවත නැවත භාවිත විය හැකි මැදිහත්කාරකයකට අඛණ්ඩ මතුපිට ඔක්සිහරණ ප්‍රවාහයක් සැපයීමට ගැළපෙන ලෙස, ෆෙරිසයනයිඩ් ආසන්න වශයෙන් නියත වේගයකින් අඩු විය. ඒ අතර, සෛලයෙන් පිටත වර්ණක සංචිතය ක්ෂය වෙද්දී එය ඝාතීය ආකාරයෙන් අඩු විය. නියත ප්‍රවාහයක් හා ක්ෂය වන සංචිතයක් එකට පැවතීමෙන් අදහස් වන්නේ ෆෙරිසයනයිඩ් සංඥාව පෙන්වන්නේ අඛණ්ඩ ඔක්සිහරණය මිස වර්ණක අණු ද්‍රාවණයෙන් ඉවත්වීම නොවන බවයි.
දෙවන පරීක්ෂණ ක්‍රමය පටලය හරහා ගමන් කිරීමේ පියවර සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කළේය. කණ්ඩායම, තයසීන් කාණ්ඩයේ සමීප ඥාතියකු වන ටොලුයිඩීන් නිල් O, කිසිදු ඔක්සිකරණ තත්ත්වයකදී සෛලයට ඇතුළු වීමට නොහැකි තරම් විශාල පොලිඇක්‍රිලමයිඩ් දාමයකට බැඳුවේය. සෛල තවමත් එසේ බැඳූ වර්ණකය ඔක්සිහරණය කළේය. එබැවින් ඔක්සිහරණයට සෛලය තුළට ප්‍රවේශ වීම අවශ්‍ය නොවේ. එයට අදාළ යාන්ත්‍රණය මතුපිටට නිරාවරණය වී හෝ මතුපිටට විද්‍යුත් වශයෙන් සම්බන්ධ වී හෝ පවතී.
ඉන්පසු පත්‍රිකාවේ මාතෘකාවට පදනම් වන වෙනස හඳුනාගන්නා ලදී. 2 millimolar සාන්ද්‍රණයේ සයනයිඩ් සහ ඇසයිඩ් වර්ණක රැස්වීම ප්‍රබලව මර්දනය කළ අතර, අන්වීක්ෂයෙන් බැලූ විට සාමාන්‍යයෙන් න්‍යෂ්ටිය වටා දක්නට ලැබෙන තද නිල් හා දම් පැහැති ඇතුළත් ව්‍යුහ බොහෝ දුරට අතුරුදහන් වී තිබිණි. එහෙත් නිෂේධක දෙකෙන් කිසිවක් සෛලයෙන් පිටත ඔක්සිහරණය මන්දගාමී කළේ නැත: ෆෙරිසයනයිඩ් චක්‍රීකරණය අඩුවකින් තොරව දිගටම සිදු වූ අතර, පටලය හරහා නොයන බහුඅවයවික වර්ණකය ද තවමත් ඔක්සිහරණය විය. අවහිරය තිබුණේ පසු පියවරක ය. සයනයිඩ් සහ ඇසයිඩ් නවතා දැමුවේ අන්තඃසෛලීය ප්‍රතිඔක්සිකරණය හා වෙන් කර සිර කිරීම මිස මතුපිට ඔක්සිහරණය නොවේ. මේ ප්‍රතිකාර අතරතුර සෛල ඒවායේ සෛලද්‍රව සලකුණු එන්සයිමය වන ලැක්ටේට් ඩීහයිඩ්‍රොජනේස් රඳවාගෙන සිටි බැවින්, ජීවශක්‍යතා පාලක පරීක්ෂණ ද මේ අර්ථකථනයට සහාය දැක්වීය. ඒ අනුව අවශෝෂණය අහිමි වීම හුදෙක් විෂ වීම හෝ පටලය බිඳී යාම නිසා සිදු වූවක් නොවේ.
පත්‍රිකාවේ එක් අවවාදයක් තවමත් අදාළ ය. නිල් ඇතුළත් ව්‍යුහ තිබුණේ න්‍යෂ්ටිය වටා මිස එය තුළ නොවේ. මෙය සෛලීය ඉන්ද්‍රයිකා තුළ ඔක්සිකරණය සිදුවීම සමඟ ගැළපුණත්, අධ්‍යයනය එම ඉන්ද්‍රයිකා මොනවාදැයි හඳුනාගත්තේ නැත. අනෙකුත් සෛල වර්ගවල සමාන රටා, දුර්වල සාක්ෂි මත ලයිසොසෝමීය ලෙස හඳුන්වා තිබිණි. සිරවීම තහවුරු වූ දෙයක් ලෙසත් එය සිදුවන ස්ථානය තාවකාලික නිගමනයක් ලෙසත් සලකන්න. ඉලෙක්ට්‍රෝන ඊළඟට ගමන් කරන ස්ථානය පිළිබඳව සොයා බලන පාඨකයන්ට මයිටොකොන්ඩ්‍රියා ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රවාහනය සහ ඔක්සිකරණ-ඔක්සිහරණ ක්‍රියාවලි හැසිරවීම මෙන්ම මාර්ගය අනුව අවශෝෂණය හා ව්‍යාප්තිය පිළිබඳ පුළුල් විස්තරය ද කියවිය හැකිය.
පැල්ලම් ඇතිවීම යනු නිරාවරණය නොවේ
මේ අවශෝෂණ ක්‍රියාවලිය ජෛවීය ප්‍රතිචාර මිනුමක් සමඟ සම්බන්ධ කළ විට සිදුවන දේ තුන්වන අධ්‍යයනයකින් පෙන්වයි. ස්කොට් සහ සගයන් සොයාගත්තේ වළලු හැඩැති සීනි ටෝරසයක් වන මෙතිල් බීටා සයික්ලොඩෙක්ස්ට්‍රින් මෙතිලීන් නිල් සමඟ සෘජුව බැඳෙන බවයි. එහි ඇතුළත් සංකීර්ණය සඳහා ආශ්‍රය නියතය 310 per molar පමණ වූ අතර, වර්ණක ද්විත්වීකරණය සඳහා එය 5846 per molar පමණ විය. L929 ෆයිබ්‍රොබ්ලාස්ට් සෛලවලදී මේ බැඳීම සෛලවල පැල්ලම් ඇතිවීම සහ ග්ලූකෝස් අවශෝෂණය උත්තේජනය කිරීම යන දෙකම අවහිර කළේය: සයික්ලොඩෙක්ස්ට්‍රින් සමඟ පෙර ඉන්කියුබේට් කිරීම නිල් පැල්ලම් ඇතිවීම වැළැක්වූ අතර, පසුව එය එකතු කිරීම පැල්ලම් ඉවත්වීම වේගවත් කළේය. දෘශ්‍ය නිල් සංඥාව සෛලවලින් ඉවත්ව යන විට, සක්‍රිය වූ ග්ලූකෝස් ප්‍රවාහනය ද ඊට ඉතා සමීපව සමාන්තරව අඩු විය.
කතුවරුන් මේ සහසම්බන්ධය අර්ථකථනය කළේ දිගුකාලීන ඔක්සිකාරක ආතති යාන්ත්‍රණයකට වඩා, වර්ණකය සහ ග්ලූකෝස් ප්‍රවාහක සක්‍රියකරණ මාර්ගයේ ප්‍රෝටීනයක් අතර සෘජු අන්තර්ක්‍රියාවක් තිබීමේ අදහසට සහාය දක්වන ලෙස ය. එම නිගමනය සාධාරණ වුවත් සීමා සහිත ය. පරීක්ෂණය ප්‍රෝටීනය නම් නොකරයි, ප්‍රවාහකයටම බැඳීම පෙන්වන්නේ නැත, පැල්ලම් ඉවත්වීම හා බලපෑම අහිමි වීම අතර සහසම්බන්ධයෙන් ඔක්සිකරණ-ඔක්සිහරණ ක්‍රියාවලි මගින් මැදිහත් වන සියලු මාර්ග බැහැර කළ නොහැකිය.
දිගටම අදාළ වන පාඩම මිනුම් පිළිබඳවයි. දෘශ්‍ය පැල්ලම් පෙන්වන්නේ පෙනෙන, ඔක්සිකරණය වූ, සෛලය හා සම්බන්ධ වර්ණකයයි. එය අවර්ණ ඔක්සිහරණය වූ සංචිතය සම්පූර්ණයෙන්ම මඟහරියි. ඒ නිසා ලා පැහැති සෛලයක පවා වර්ණක සමතුල්‍යයන් රැඳී තිබිය හැකි අතර, තදින් පැල්ලම් ගැන්වුණු සෛලයක් පෙන්වන්නේ සිර වූ ඔක්සිකරණය වූ වර්ණකය මිස මුළු පටක නිරාවරණය හෝ බලපෑමේ ප්‍රමාණය නොවේ. මේ අවවාදය වඩා විශාල පරිමාණයට ද අදාළ වේ: සෛල වර්ග අතර පැල්ලම් සංසන්දනය කිරීම හෝ තද පැහැති පටක කොටසක් වැඩි නිරාවරණයක සාක්ෂියක් ලෙස සැලකීම, මුලදී බඳුන නිරීක්ෂණයෙන් සිදු කළ වැරැද්දම නැවත කිරීමකි. අවශෝෂණය යනු ඔක්සිහරණය, විසරණය සහ ප්‍රතිඔක්සිකරණය යන ක්‍රියාවලීන්ගේ චක්‍රයකි. නිල් ස්වරූපයේ ඕනෑම තනි මොහොතක දර්ශනයකින් පෙනෙන්නේ එහි එක් කොටසක් පමණි. පරීක්ෂණාගාරයේ පැල්ලම් ගැන්වීම සහ හැසිරවීම සඳහාත්, මාත්‍රාව හා නිරාවරණය පිළිබඳ ප්‍රකාශ අර්ථකථනය කිරීම සඳහාත් වන ප්‍රායෝගික ප්‍රතිවිපාක මෙයින් සෘජුවම පැන නගී.