ATP iyo buluugga methylene: isticmaalka oksijiinta oo badan ma ka dhigan yahay tamar badan?

Mitokondriyon la go'doomiyey ayaa ku jira qol tijaabo oo leh shidaal, balse aan lahayn ADP. Wuxuu oksijiinta u isticmaalaa si tartiib ah. Marka ADP lagu daro, isticmaalka oksijiintu wuxuu kordhaa dhowr laab. Marka la sugo ilaa ADP uu dhammaado, isticmaalka oksijiintu dib ayuu u dhacaa. Shidaalku marna isma beddelin. Waxa keliya ee isbeddelay wuxuu ahaa baahida ATP.

Dhacdooyinkaas kooban waxay xambaarsan yihiin dhammaan kala duwanaanshaha uu maqaalkani ka hadlayo. Isticmaalka oksijiintu wuxuu cabbiraa sida dhakhsaha leh ee elektaroonnadu ugu dhex socdaan silsiladda neefsashada ilaa ay ka gaaraan oksijiinta. Soo saarista ATP waxay cabbirtaa inta socodkaas ka mid ah ee loo qabto tamar la isticmaali karo. Labadu waxay wadaagaan tallaabo dhexe, gradient-ka protonnada ee labada dhinac ee xuubka gudaha mitokondriyada. Wax kasta oo beddela sida adag ee gradient-kaasi ugu xiran yahay samaynta ATP waxay labada natiijo u dhaqaajin karaan jihooyin kala duwan. Buluugga methylene waa tusaale wax lagu barto oo faa'iido leh, sababtoo ah waxaa la arkay isagoo labadaba sameeya: diyaargarowyo tijaabo qaarkood wuxuu kordhiyaa isticmaalka oksijiinta iyo ATP, halka kuwo kale uu kordhiyo isticmaalka oksijiinta iyadoo ATP aanu isbeddelin ama uu hoos u dhaco.

Akhristayaasha doonaya inay marka hore fahmaan sawirka guud ee gudbinta elektaroonnada waxay ka bilaabi karaan sida buluugga methylene uu elektaroonnada ugu kala gudbiyo silsiladda neefsashada. Kuwa doonaya eraybixinta tijaabooyinkii hore ee oksijiinta waxay akhrisan karaan waxa cabbirradii ugu horreeyey ee neefsashadu dhab ahaan muujiyeen.

Neefsashada, ATP iyo gradient-ka u dhexeeya

Elektaroonnada ka yimaada NADH iyo FADH2 waxay silsiladda ka galaan isku-dhisyada I iyo II, waxayna maraan isku-dhiska III ilaa cytochrome c, dabadeedna waxay maraan isku-dhiska IV ilaa oksijiinta. Tamarta ka soo baxda isku-dhisyada I, III iyo IV waxay protonnada ka bamgareysaa matrix-ka una gudbisaa meesha u dhexaysa labada xuub. Kala soociddaas danabka iyo aashitadu waa xoogga dhaqaajiya protonnada, qaybtiisa korontada, oo ah danabka xuubka, ayaana inta badan ah qaybta ugu weyn.

ATP synthase wuxuu protonnada u oggolaadaa inay dib ugu qulqulaan matrix-ka, wuxuuna tamarta ka soo baxda u isticmaalaa inuu ADP iyo fosfayt isku daro si ay u noqdaan ATP. Sidaas darteed silsiladdu waa:

isticmaalka oksijiinta, dabadeed bamgareynta protonnada, dabadeed gradient-ka, dabadeed samaynta ATP.

Dhibaatadu waxay tahay in protonnadu ay ku soo noqon karaan waddooyin kale. Soo noqosho kasta oo aan marin ATP synthase waa daadashada protonnada. Daadashadu waxay silsiladda ku khasabtaa inay isla protonnadaas mar kale bamgareyso si danabka xuubku u ahaado mid deggan, taas oo isticmaasha oksijiin dheeraad ah iyada oo aan samayn ATP dheeraad ah. Daadasho ku filan oo xooggan waxay keentaa kala-go'idda isku-xirnaanta: isticmaalka oksijiintu wuu kordhaa iyadoo ATP aanu isbeddelin ama uu hoos u dhaco, tamarta khasaaraysaana waxay ku baxdaa kulayl ahaan.

Xaaladda 3, xaaladda 4 iyo saamiga xakamaynta neefsashada

Eraybixinta soo jireenka ah ee arrintan waxay ka timid mitokondriyada la go'doomiyey. Xaaladda 3 waa neefsashada marka substrate iyo ADP ay joogaan: ATP synthase wuxuu yareeyaa gradient-ka, danabka xuubku hoos ayuu u yara dhacaa, silsiladdu way dedejisaa si ay dib ugu dhisto, isticmaalka oksijiintuna wuu sarreeyaa sababtoo ah ATP ayaa la samaynayaa. Xaaladda 4 waa neefsashada marka ADP uu dhammaado: ATP synthase wuu hakadaa, gradient-ku wuu kordhaa, danabka sare ee xuubku wuxuu iska caabbiyaa bamgareyn dheeraad ah, isticmaalka oksijiintuna wuxuu ku soo dhacaa heerka loo baahan yahay oo keliya si loo magdhabo daadashada.

Saamiga xakamaynta neefsashada, oo ah xaaladda 3 oo loo qaybiyey xaaladda 4, wuxuu sidaas darteed muujinayaa sida adag ee diyaargarowga tijaabadu isugu xiran yahay. Saami sare wuxuu ka dhigan yahay in ADP uu si xooggan u xakameeyo neefsashada. Saami hoos u dhacaya iyadoo xaaladda 4 kor u kacayso wuxuu ka dhigan yahay in daadashadu sii xoogaysanayso. Tani waa aragtida lagu fahmi karo natiijooyinka buluugga methylene ee hoos ku qoran.

Hal qaab oo maskaxda lagu sawirto ayaa mudan in la xasuusto. Danabka sare ee xuubku wuxuu gaabiyaa silsiladda. Yaraynta danabkaasi way dedejisaa. Silsiladdu waxay ka jawaabtaa sida bamgareyntu u adkaatay, ee si toos ah ugama jawaabto in ATP la samaynayo iyo in kale.

Marka natiijooyinku wada socdaan

Tusaalaha ugu cad ee isku-xirnaantu wuxuu ka yimaadaa mitokondriyada maskaxda doofaarka Guinea ee la go'doomiyey, kuwaas oo isku-dhisyadooda neefsashada la xannibay. Marka buluugga methylene uu ahaa 100 nanomolar ilaa 1 micromolar, isticmaalka oksijiinta xilliga nasashada wuu kordhay iyadoo glutamate iyo malate, succinate, ama glycerophosphate ay ahaayeen shidaalka, halka neefsashada uu ADP kiciyey aanay isbeddelin. Mitokondriyada lagu sumeeyey isku-dhiska I ama isku-dhiska III, dheehu wuxuu si yar u kordhiyey soo saarista ATP, wuxuu soo celiyey danabka xuubka, wuxuuna hagaajiyey qaadashada kaalshiyamka. Waddada la soo jeediyey waa waddo gaaban: dheehu wuxuu elektaroonnada ka qaataa meel ka horraysa xannibaadda, wuxuuna u gudbiyaa cytochrome c, isagoo hareer maraya isku-dhiska dhaawacmay.

Tusaale labaad oo isku-xirnaan leh wuxuu isticmaalaa il ATP oo gebi ahaanba ka duwan. Mitokondriyada maskaxda ee la go'doomiyey, kuwaas oo ATP synthase la xakameeyey, buluugga methylene wuxuu weli kiciyey neefsashada substrate kasta oo la tijaabiyey. Laakiin samaynta ATP waxay kordhay oo keliya marka la isticmaalay alpha ketoglutarate iyo glutamate, oo ah labada substrate ee sameeya succinyl CoA. Iyadoo oligomycin uu xannibayo ATP synthase, ATP-ga dheeraadka ahi wuxuu ka yimid fosforaynta heerka substrate-ka ee uu succinyl CoA ligase ka sameeyo wareegga aashitada citric, ee kama iman fosforaynta oksaydhaynta. Dheehu wuxuu sidoo kale soo celiyey danabka xuubka markii isku-dhiska I iyo ATP synthase si wadajir ah loo xakameeyey. Halkan isticmaalka oksijiinta iyo ATP way wada kordheen, laakiin keliya marka substrate-ku oggolaaday waddada labaad ee ATP. Marka la isticmaalay succinate ama malate, neefsashadu way kordhay iyadoo aan ATP dheeraad ah la helin. Isla dheehii, isla qolkii tijaabada, shidaal kala duwan, jawaab kala duwan.

Marka natiijooyinku kala tagaan

Kiisaska kala-tagga ayaa iyaguna si la mid ah loo daabacay, isla markaana casharro laga baran karaa. Daraasad 1997 lagu sameeyey mitokondriyada beerka jiirka ee la go'doomiyey, buluugga methylene wuxuu dedejiyey neefsashada xaaladda 4 ee mitokondriyada si adag isugu xiran ee ku neefsanaysay succinate, taas oo hoos u dhigtay saamiga xakamaynta neefsashada. Saamayntu waxay muuqatay laga bilaabo 0.5 micromolar, waxayna xoogganayd marka la gaaray 5 micromolar, oo ah cufnaan u dhow heerarka balasmaha ka dib marka 100 milligram hal mar xididka lagu duro. Marka la gaaray 5 micromolar mitokondriyadu sidoo kale way barareen, inkastoo cilladda isku-xirnaantu ay marka hore ka soo muuqatay cufnaanno ka hooseeya. Taasi waxay taageeraysaa in daadashadu ka horraysay dhaawaca qaab-dhismeedka, halkii ay ka dhalan lahayd. Mitokondriyada isku-xirnaantooda la kala gooyey, dheehu wuxuu kiciyey neefsashada si ku xiran cufnaantiisa oo gaari karta heer aan koror dambe ka sii dhicin. Isticmaalka oksijiintu wuu kordhay labada diyaargarowba. Samaynta ATP marka loo eego oksijiinta la isticmaalay ma kordhin. Taasi waa tusaalaha caadiga ah ee kala-go'idda isku-xirnaanta iyo gudbinta elektaroonnada oo ku wada jira isla molikiyuulka.

Kala-tagga ugu muuqda wuxuu ka yimaadaa xuubka dambe ee isha. Jiirarka ay AIF ku yar tahay iyo unugyada dareema iftiinka ee lagu daaweeyey rotenone, buluugga methylene wuxuu ilaaliyey dhumucda xuubka dambe ee isha, calaamadaha unugyada dareema iftiinka iyo qaab-dhismeedka mitokondriyada. Wuxuu sidoo kale hoos u dhigay saamiga NADH iyo NAD, wuxuuna dejiyey waddooyinka jawaabta culayska, oo ay ku jiraan jawaabta borotiinnada aan laablaabmin iyo mitophagy. Wuxuu sidaas sameeyey isaga oo aan sixin yaraanta ATP. Ilaalin aan tamartii la soo celin waxay ka dhigan tahay in faa'iidadu martay dheelitirka oksaydhaynta iyo dhimista iyo badqabka mitokondriyada, ee aanay marin ATP dheeraad ah. Qof kasta oo badbaadada nudaha u qaata inay ka dhigan tahay soo celinta wax-soo-saarka tamarta wuxuu si buuxda u fahmi waayi lahaa tijaabadaas.

Shaqada mitokondriyada maskaxdu waxay isla xisaabtaas ku dartaa dhinaca kharashka. Isla cufnaannadii hoose ee hagaajiyey dhinacyada tamarta noolaha ayaa sidoo kale kordhiyey samaysanka hydrogen peroxide xaalad kasta oo la tijaabiyey, waxayna gaabiyeen ka saaristiisa. Arrintan waxaa lagu cabbiray tijaabo Amplex oo la habeeyey, halkii laga isticmaali lahaa dheeh aan gaar u ahayn waxa la cabbirayo. ATP badan iyo walax oksaydheeye oo badan ayaa isla socday.

Liiska hubinta ee akhriska wax-ku-oolka ah

Afar su'aalood ayaa kala saara natiijo isku-xiran iyo mid aan isku-xirnayn.

Marka hore, natiijadee ayaa dhab ahaan la cabbiray? Isticmaalka oksijiinta oo keliya ma sheegi karo ATP. Samaynta ATP, danabka xuubka iyo saamiga xakamaynta neefsashadu mid walba wuxuu ku daraa qayb aanu elektroodka oksijiintu arki karin. Hagaha akhrinta sheegashooyinka cilmi-baarista buluugga methylene wuxuu si faahfaahsan u sharxayaa habkan taxaddarka leh ee loo qiimeeyo natiijooyinka la cabbiray.

Marka labaad, substrate-kee ayaa quudiyey mitokondriyada? Natiijada succinyl CoA waxay muujinaysaa in doorashada shidaalku go'aamin karto in neefsasho dheeraad ahi ay gebi ahaanba isu beddeli karto ATP dheeraad ah.

Marka saddexaad, cufnaan intee le'eg ayaa la isticmaalay? Buluugga methylene oo u dhexeeya nanomolar iyo micromolar hoose ee mitokondriyada maskaxdu wuxuu keenay horumar yar oo dhinaca tamarta noolaha ah, oo ay la socoto kharash oksaydheeye; nus micromolar iyo wixii ka sarreeya ee mitokondriyada beerku waxay wiiqeen isku-xirnaanta; 5 micromolar wuxuu ku daray barar. Cufnaantu waa qayb ka mid ah habka shaqada, ee ma aha faahfaahin gadaal ka taagan.

Marka afraad, qaabkee tijaabo ayaa natiijada laga helay? Mitokondriyada la go'doomiyey waxay muujiyaan sida qaybuhu isugu xiran yihiin, laakiin unugyada iyo nudaha aan la kala jebin waxay ku daraan gaadiidinta, u-beddelidda qaabka aan midabka lahayn iyada oo loo marayo dhimista kiimikaad, iyo meelo kale oo elektaroonnada qaata oo tartamaya. Shaqada shaybaarka ee qiyaasaha la isticmaalo, oo ay ku jirto sida cufnaanta iyo habraacu u qaabeeyaan saamaynta buluugga methylene, ayaa ah buundada u dhexaysa tirooyinka qolka tijaabada iyo sheegasho kasta oo qof ku saabsan.

Isticmaalka oksijiintu wuxuu muujiyaa socodka elektaroonnada. ATP wuxuu muujiyaa inta socodkaas ka mid ah ee la qabtay. Buluugga methylene wuxuu beddeli karaa midkood, tijaabooyinka kor ku xusanna waxay muujinayaan dhammaan afarta isku-dar ee ka dhalata: labaduba way kordhaan, neefsashadu waxay kordhaa oo keliya marka substrate-ku oggolaado, neefsashadu way kordhaa iyadoo isku-xirnaantu hoos u dhacayso, nudahana waa la ilaaliyaa iyadoo ATP aanu isbeddelin. Tirada elektroodka oksijiintu muujiyo waa bilowga fasiraadda, ee ma aha dhammaadkeeda.