אַרטיקל
ווי מעטילען־בלוי גייט אַרײַן אין צעלן: רעדוקציע, ווידער־אָקסידאַציע און פֿאַרטיילונג אין דער מעמבראַן
קוקט ווי ענדאָטעל־צעלן אין אַ שאַלע נעמען אויף מעטילען־בלוי, און די קלאָרע אויסטײַטשונג איז דווקא די אומריכטיקע. דער מעדיום פֿאַרלירט זײַן בלויע קאָליר, די צעלן באַקומען בלויע גראַנולעס, מוז דער פֿאַרבשטאָף זײַן דורכגעגאַנגען דורך דער מעמבראַן ווי די בלויע מאָלעקול. די עקספּערימענטן זאָגן אַנדערש. די בלויע פֿאָרעם גייט קוים אַריבער. וואָס גייט אַריבער איז די פֿאַרבלאָזטע פֿאָרעם, און דאָס בלויע וואָס מע זעט אינעווייניק ווערט געשאַפֿן אינעווייניק, נאָך דעם אָנקומען.
די פֿאַרקערטע ריי איז וויכטיק, ווײַל זי באַשטימט וואָס פֿאַרבונג קען און קען נישט זאָגן. בלויע גראַנולעס ווײַזן אָקסידירטן פֿאַרבשטאָף וואָס איז ווידער אָקסידירט געוואָרן און אײַנגעהאַלטן אין אָרגאַנעלן. זיי ווײַזן נישט די גאַנצע מאָס פֿאַרבשטאָף אין דער צעל, זיי ווײַזן נישט דעם רעדוצירטן רעזערוו, און זיי מעסטן נישט קיין ביאָלאָגישע ווירקונג. כּדי צו פֿאַרשטיין פֿאַרוואָס, פֿאָלגט די דרײַ שריט: רעדוקציע אויפֿן אויבערפֿלאַך, דיפֿוזיע פֿון דער רעדוצירטער פֿאָרעם, ווידער־אָקסידאַציע און אײַנהאַלטונג אינעווייניק.
די צוויי פֿאָרמען פֿירן זיך ווי באַזונדערע מאָלעקולן
אָקסידירטער מעטילען־בלוי איז אַ פֿלאַכע רינג־סיסטעם מיט אַ פּאָזיטיווער לאַדונג. ער צעלאָזט זיך אין וואַסער, אַבזאָרבירט שטאַרק ליכט אַרום 600 ביז 700 nanometers, און זעט אויס בלוי. די לאַדונג איז דער עיקר. אַ געלאָדענע, וואַסער־ליבנדיקע מאָלעקול גליטשט נישט גרינג דורך אַ ליפּיד־מעמבראַן, דערפֿאַר איז דער אָפּגעהיטער אויסדרוק אין דער ליטעראַטור רעלאַטיוו מעמבראַן־ניט־דורכדרינגלעך, נישט גאָר ניט־דורכדרינגלעך.
רעדוצירטער מעטילען־בלוי, גערופֿן לייקאָמעטילען־בלוי, איז פֿאַרבלאָזט, אומגעלאָדן און פֿעט־צעלאָזלעך. נעמט אַוועק די לאַדונג, און די מעמבראַן הערט אויף צו זײַן אַ וואַנט. די רעדוצירטע מאָלעקול דיפֿונדירט גרינג אַריבער, און ווען זי קומט אַרײַן אין אַ מער אָקסידירנדיקן קאָמפּאַרטמענט, קען זי ווידער פֿאַרלירן עלעקטראָנען און זיך אומקערן צו דער בלויער, געלאָדענער, אײַנגעהאַלטענער פֿאָרעם. די רעדאָקס־כעמיע פֿונעם פֿאַרבשטאָף איז דערפֿאַר אויך זײַן טראַנספּאָרט־מעכאַניזם. ענדערט די צאָל עלעקטראָנען, און איר ענדערט די דורכדרינגלעכקייט.
די עלעקטראָנען פֿאַרן ערשטן שריט קומען פֿון דער צעל אַליין. צעלן פֿון זויג־חיות פֿירן דורכויס עלעקטראָנען־טראַנספּאָרט איבער דער פּלאַזמע־מעמבראַן, און באַוועגן רעדוצירנדיקע עקוויוואַלענטן פֿון אינטראַצעלולערע דאָנאָרן אַרויס צו אַקסעפּטאָרן אויפֿן אויבערפֿלאַך. די טעטיקייט איבער דער פּלאַזמע־מעמבראַן איז אַ נאָרמאַלע צעל־פֿונקציע, וואָס מע געפֿינט אין רובֿ צעל־טיפּן. די רעדוקטאַזע אויפֿן ענדאָטעל־אויבערפֿלאַך וואָס באַהאַנדלט טיאַזין־פֿאַרבשטאָפֿן פֿירט זיך ווי אַנדערע רעדוקטאַזעס אין איין באַטײַטיקן פּרט: זי אַרבעט ווײַטער אין דער בײַזײַן פֿון ציאַניד און אַזיד אין דאָזעס וואָס שטעלן אָפּ די שפּעטערדיקע שריט. די אָפּטיילונג איז דער דרייפּונקט פֿון דער גאַנצער געשיכטע.
פֿאַרטיילונג איז געקומען ערשט, און האָט כּמעט דערקלערט דעם אויפֿנאַם
אין 1929 האָט מאַריאַן אירווין בײַם ראָקעפֿעלער־אינסטיטוט געשטעלט אַ פּשוטערע פֿראַגע. אפֿשר איז דאָס אַרײַנגיין פֿונעם פֿאַרבשטאָף נאָר אַ פֿאַרטיילונג צווישן וואַסער און די פֿעטיקע שיכטן פֿון דער צעל, און אַ כלאָראָפֿאָרם־שיכט קען אין לאַבאָראַטאָריע פֿאַרטרעטן יענע פֿעטיקע שיכטן. אין אירע ספּעקטראָפֿאָטאָמעטרישע שטודיעס פֿון דורכדרינגונג האָט זי געשאָקלט וואַסערדיקע פֿאַרבשטאָף־לייזונגען מיט כלאָראָפֿאָרם און פֿאַרגליכן וואָס איז אַריבער אין דער אָרגאַנישער פֿאַזע מיט וואָס איז אַרײַן אין לעבעדיקע אַלגן־צעלן.
צוויי געפֿינסן פֿון יענער אַרבעט פֿאַרדינען נאָך אַלץ אויפֿמערקזאַמקייט. ערשטנס, קאָמערציעלע מעטילען־בלוי־לייזונגען האָבן אַנטהאַלטן טרימעטיל־טיאָנין, הײַנט גערופֿן Azure B, און די אומרייניקייט האָט דורכגעדרונגען גיכער ווי מעטילען־בלוי אַליין, בפֿרט בײַ אַלקאַלישן pH, וווּ די ליפּיד־צעלאָזלעכע פֿאָרעם פֿון דער פֿרײַער באַזע איז די איבערוויגנדיקע. אַ טייל פֿון דעם וואָס האָט אויסגעזען ווי מעטילען־בלוי־אַרײַנגאַנג איז אין אמתן געווען דער סעלעקטיווער אַרײַנגאַנג פֿון Azure B. צווייטנס, דער pH האָט באַשטימט דעם רעזולטאַט דורך באַשטימען דעם יאָניזאַציע־צושטאַנד, און געשעדיקטע צעלן האָבן אַרײַנגעלאָזט פֿיל מער פֿאַרבשטאָף ווי אומגעשעדיקטע. פֿאַרטיילונגס־קאָעפֿיציענטן און לאַדונג־צושטאַנד האָבן באַשטימט וואָס דאָס קינסטלעכע סיסטעם און די לעבעדיקע צעל האָבן אַבזאָרבירט, און די ענלעכקייט צווישן זיי האָט געשטיצט דעם געדאַנק פֿון ניט־וואַסערדיקע שיכטן אין דער צעל־גרענעץ.
דער מאָדעל האָט פֿאָרויסגעזען די וויכטיקייט פֿון ליפּידן און יאָניזאַציע, אָבער ער האָט נישט געקענט אונטערשיידן צווישן אַ פֿאַרבשטאָף וואָס פֿאַרטיילט זיך אין זײַן אייגענער פֿאָרעם און אַ פֿאַרבשטאָף וואָס ווערט כעמיש פֿאַרוואַנדלט אויפֿן אויבערפֿלאַך, גייט אַריבער אין אַ פֿאַרשטעלטער פֿאָרעם, און ווערט אינעווייניק ווידער צוריק פֿאַרוואַנדלט. יענער אונטערשייד האָט געפֿאָדערט אַן אַנדער עקספּערימענט, און ער איז געקומען זיבעציק יאָר שפּעטער אין לונגען־ענדאָטעל.
רעדוקציע דרויסנדיק, אײַנהאַלטונג אינעווייניק
מערקער און זײַנע קאָלעגן האָבן געאַרבעט מיט קולטיווירטע ענדאָטעל־צעלן פֿון רינדערישע לונגען־אַרטעריעס און פֿאָרגעלייגט אַ ריי פֿון דרײַ שריט: דער אָקסידירטער פֿאַרבשטאָף ווערט אויפֿן צעל־אויבערפֿלאַך רעדוצירט צו זײַן פֿאַרבלאָזטער, ליפּאָפֿילער פֿאָרעם, די רעדוצירטע פֿאָרעם דיפֿונדירט אַרײַן, און אינטראַצעלולערע ווידער־אָקסידאַציע שאַפֿט צוריק די אָקסידירטע פֿאָרעם וואָס קען נישט דורכדרינגען די מעמבראַן און זאַמלט זיך אָן. זייער שטודיע פֿון טיאַזין־אויפֿנאַם אין ענדאָטעל האָט דערנאָך געפּרוּווט די ריי דורך פּרוּוון זי צו אונטערברעכן אויף באַשטימטע ערטער.
דער ערשטער מיטל איז געווען פֿעריציאַניד, אַן עלעקטראָנען־אַקסעפּטאָר וואָס קען נישט אַרײַנגיין אין דער צעל. ווען אויבערפֿלאַך־ענזימען רעדוצירן דעם בלויען פֿאַרבשטאָף צו זײַן פֿאַרבלאָזטער פֿאָרעם מחוץ דער צעל, קען פֿעריציאַניד צוריק אַוועקנעמען יענע עלעקטראָנען, און ווידער שאַפֿן בלויען פֿאַרבשטאָף אינעם מעדיום נאָך איידער ער גייט אַריבער. ווי לאַנג פֿעריציאַניד איז געווען אין איבערשוס (10 micromolar פֿאַרבשטאָף קעגן 50 ביז 500 micromolar פֿעריציאַניד), האָט דער פֿאַרבשטאָף־אויפֿנאַם כּמעט אויפֿגעהערט, און נאָר נאָך דעם ווי דער פֿעריציאַניד איז אויסגענוצט געוואָרן, האָט דער אויפֿנאַם זיך באַנײַט מיט זײַן נאָרמאַלער גיכקייט. די קינעטיק האָט דערציילט די זעלבע געשיכטע אויף אַ צווייטן אופֿן. פֿעריציאַניד איז פֿאַרשוווּנדן מיט אַן אומגעפֿער קעסיידערדיקער גיכקייט, אין הסכּם מיט אַ שטענדיקן רעדוקציע־שטראָם אויפֿן אויבערפֿלאַך וואָס שפּײַזט אַ מעדיאַטאָר וואָס קען ווערן ווידער גענוצט, בשעת דער עקסטראַצעלולערער פֿאַרבשטאָף איז פֿאַרשוווּנדן עקספּאָנענציעל ווי זײַן רעזערוו האָט זיך אויסגעליידיקט. אַ קעסיידערדיקער שטראָם צוזאַמען מיט אַן אויסליידיקנדיקן רעזערוו מיינט אַז דער פֿעריציאַניד־סיגנאַל ווײַזט אָן כּסדרדיקע רעדוקציע, נישט פֿאַרבשטאָף־מאָלעקולן וואָס פֿאַרלאָזן די לייזונג.
דער צווייטער מיטל האָט גאָר אויסגעשלאָסן דעם שריט פֿון אַריבערגיין. די גרופּע האָט צוגעבונדן טאָלוידין־בלוי O, אַ נאָענטן טיאַזין־קרובֿ, צו אַ גרויסער פּאָליאַקרילאַמיד־קייט, צו גרויס כּדי אַרײַנצוגיין אין דער צעל אין וועלכן עס איז נישט אָקסידאַציע־צושטאַנד. די צעלן האָבן נאָך אַלץ רעדוצירט דעם צוגעבונדענעם פֿאַרבשטאָף. רעדוקציע דאַרף דערפֿאַר נישט קיין צוטריט צום צעל־אינעווייניק. די מאַשינעריע איז אויסגעשטעלט אויפֿן אויבערפֿלאַך אָדער עלעקטריש פֿאַרבונדן מיט אים.
דערנאָך איז געקומען די אָפּטיילונג וואָס גיט דער וויסנשאַפֿטלעכער אַרבעט איר טיטל. ציאַניד און אַזיד בײַ 2 millimolar האָבן שטאַרק אונטערדריקט דאָס אָנזאַמלען פֿונעם פֿאַרבשטאָף, און אונטערן מיקראָסקאָפּ זענען די טונקלבלויע און לילאַ אײַנשליסונגען וואָס רינגלען געוויינטלעך אַרום דעם קערן כּמעט פֿאַרשוווּנדן. אָבער קיין איינע פֿון די צוויי העמ־שטאָפֿן האָט נישט פֿאַרלאַנגזאַמט די עקסטראַצעלולערע רעדוקציע: דער פֿעריציאַניד־ציקל איז ווײַטער אָנגעגאַנגען אָן קיין פֿאַרקלענערונג, און דער ניט־דורכדרינגענדיקער פּאָלימער איז נאָך אַלץ רעדוצירט געוואָרן. די בלאָקירונג איז געלעגן שפּעטער אין דער ריי. ציאַניד און אַזיד האָבן אָפּגעשטעלט אינטראַצעלולערע ווידער־אָקסידאַציע און אײַנהאַלטונג, נישט די רעדוקציע אויפֿן אויבערפֿלאַך. קאָנטראָלן פֿון דער לעבנספֿעיִקייט האָבן געשטיצט די אויסטײַטשונג, ווײַל די צעלן האָבן בײַ די באַהאַנדלונגען געהאַלטן זייער ציטאָסאָלישן מאַרקיר־ענזים לאַקטאַט־דעהידראָגענאַזע; דערפֿאַר איז דער פֿאַרלוסט פֿון אויפֿנאַם נישט געווען פּשוט אַ רעזולטאַט פֿון פֿאַרגיפֿטונג אָדער מעמבראַן־צערײַסונג.
איין וואָרענונג פֿון דער אַרבעט בלײַבט נאָך אַלץ גילטיק. די בלויע אײַנשליסונגען האָבן זיך געפֿונען אַרום דעם קערן, אָבער נישט אין אים, אין הסכּם מיט אָקסידאַציע אין סובצעלולערע אָרגאַנעלן, אָבער די שטודיע האָט נישט אידענטיפֿיצירט וועלכע אָרגאַנעלן. ענלעכע מוסטערן אין אַנדערע צעל־טיפּן האָט מען אָנגערופֿן ליזאָסאָמאַל אויף דער באַזע פֿון שוואַכע ראיות. באַטראַכט די אײַנהאַלטונג ווי באַשטעטיקט און דעם גענויען אָרט ווי פּראָוויזאָריש. לייענער וואָס שפּירן נאָך וווּ די עלעקטראָנען גייען ווײַטער קענען ממשיך זײַן מיט מיטאָכאָנדריאַלן עלעקטראָנען־טראַנספּאָרט און רעדאָקס־רעגולאַציע און דעם ברייטערן בילד פֿון אַבזאָרפּציע און פֿאַרשפּרייטונג לויטן צופֿיר־וועג.
פֿאַרבונג איז נישט קיין עקספּאָזיציע
אַ דריטע שטודיע ווײַזט וואָס געשעט ווען די לאָגיק פֿונעם אויפֿנאַם טרעפֿט זיך מיט אַ ביאָלאָגישן מעסט־רעזולטאַט. סקאָט און זײַנע קאָלעגן האָבן געפֿונען אַז מעטיל־בעטאַ־ציקלאָדעקסטרין, אַ צוקער־טאָרוס אין דער פֿאָרעם פֿון אַ רינג, בינדט מעטילען־בלוי גלײַך, מיט אַן אַסאָציאַציע־קאָנסטאַנט פֿון אַרום 310 per molar פֿאַרן אײַנשלוס־קאָמפּלעקס קעגן בערך 5846 per molar פֿאַר דער דימעריזאַציע פֿונעם פֿאַרבשטאָף. אין L929 פֿיבראָבלאַסטן האָט די בינדונג בלאָקירט סײַ די צעל־פֿאַרבונג סײַ די סטימולאַציע פֿון גלוקאָז־אויפֿנאַם: פֿאָראינקובאַציע מיטן ציקלאָדעקסטרין האָט פֿאַרהיטן בלויע פֿאַרבונג, און דאָס צוגעבן אים דערנאָך האָט פֿאַרגיכערט די אָפּפֿאַרבונג. ווי דער אָפּטישער בלויער סיגנאַל האָט פֿאַרלאָזט די צעלן, איז דער אַקטיווירטער גלוקאָז־טראַנספּאָרט אָפּגעשוואַכט געוואָרן אין אַ נאָענטער פּאַראַלעל.
די מחברים האָבן אויסגעטײַטשט די קאָרעלאַציע ווי אַ שטיצע פֿאַר אַ דירעקטער אינטעראַקציע צווישן דעם פֿאַרבשטאָף און אַ פּראָטעין אין דער אַקטיווירונגס־קייט פֿונעם גלוקאָז־טראַנספּאָרטער, מער ווי פֿאַר אַ לאַנג־אָנהאַלטנדיקן מעכאַניזם פֿון אָקסידאַטיוון סטרעס. די מסקנא איז פֿאַרנונפֿטיק, אָבער באַגרענעצט. דער עקספּערימענט אידענטיפֿיצירט נישט דעם פּראָטעין, ווײַזט נישט קיין בינדונג צום טראַנספּאָרטער אַליין, און די קאָרעלאַציע צווישן אָפּפֿאַרבונג און פֿאַרלוסט פֿון ווירקונג קען נישט אויסשליסן יעדן רעדאָקס־פֿאַרמיטלטן וועג.
דער בלײַבנדיקער לימוד באַטרעפֿט מעסטונג. אָפּטישע פֿאַרבונג ווײַזט זעעוודיקן, אָקסידירטן, צעל־פֿאַרבונדענעם פֿאַרבשטאָף. זי פֿאַרפֿעלט אינגאַנצן דעם פֿאַרבלאָזטן רעדוצירטן רעזערוו, אַזוי אַז אַ בלאַסע צעל קען נאָך אַלץ אַנטהאַלטן פֿאַרבשטאָף־עקוויוואַלענטן, און אַן אינטענסיוו פֿאַרבטע צעל ווײַזט אײַנגעהאַלטענעם אָקסידירטן פֿאַרבשטאָף, נישט די גאַנצע געוועב־עקספּאָזיציע אָדער די גרייס פֿון דער ווירקונג. די זעלבע וואָרענונג גילט אויך אויפֿן גרעסערן פֿאַרנעם: פֿאַרגלײַכן פֿאַרבונג צווישן צעל־טיפּן, אָדער באַטראַכטן אַ טונקלען געוועב־שניט ווי אַ באַווײַז פֿון העכערער עקספּאָזיציע, חזרט איבער דעם אָריגינעלן טעות פֿון דער שאַלע. אויפֿנאַם איז אַ ציקל פֿון רעדוקציע, דיפֿוזיע און ווידער־אָקסידאַציע, און יעדע איינציקע מאָמענט־אויפֿנאַמע פֿון דער בלויער פֿאָרעם זעט נאָר איין ווינקל דערפֿון. די פּראַקטישע קאָנסעקווענצן פֿאַר לאַבאָראַטאָרישע פֿאַרבונג און האַנדלונג און פֿאַרן אויסטײַטשן טענות וועגן דאָזע און עקספּאָזיציע פֿאָלגן דערפֿון גלײַך.