Məlumat

Mitoxondriya hüceyrə tipləri, fərdlər və növlər arasında ötürülə bilirmi?

Mitoxondriya hüceyrə tipləri, fərdlər və növlər arasında ötürülə bilirmi?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mənə maraqlıdır ki, bir hüceyrədən digərinə orqanoidlər daxil etdikdə nə baş verir. Xüsusilə, mitoxondriya.

Öz bədəninizdən iki hüceyrə götürün. Bir şəkildə bir hüceyrədən bir mitoxondriya çıxarın və bir şəkildə digər hüceyrəyə daxil edin.

Yad mitoxondriləri olan hüceyrə ondan istifadə edəcəkmi (tənəffüs), yoxsa onu atacaq?

Bəs yad mitoxondriya başqasının bədənindən gəlirsə?

Bəs yad mitoxondriya başqa bir növün hüceyrəsindən gəlirsə?


Hüceyrələrin mitoxondriya mübadiləsi apara biləcəyinə dair sübutlar var. Bəzi donor hüceyrələr var ki, mitoxondriləri sitoplazmik nanoborular vasitəsilə (eyni növlər daxilində) alıcı hüceyrələrə köçürür. Bu, endogen şəkildə baş verir və tetikleyici amillərə stress daxil ola bilər.

İstinadlar:

  • Pasquier və b. 2013
  • Əhməd və b. 2014
  • Wang və Gerdes. 2015
  • Hayakawa və b. 2016

Növlərarası mitoxondrilərin köçürülməsi haqqında.

Yang və Koob tərəfindən aparılan bir araşdırmada mitoxondrial transplantasiyanın mümkünlüyü öyrənildi. Donor hüceyrələrdən təcrid olunmuş mitoxondriya əvvəlcə siçan oositlərinə/embrionlarına yeridildi. Sonra mitoxondriya, sitoplazma və membranın bir hissəsi ilə birlikdə çıxarıldı; bu hüceyrəyə bənzər strukturlar adlanırdı mitositoplastlar. Sonra, bu mitositoplastlar viral birləşmə zülalının köməyi ilə alıcı hüceyrələrlə (siçan rho0 hüceyrələri - bunlarda mitoxondriya yoxdur) birləşdirildi.

Onlar resipiyent hüceyrələrin eyni növdən olan mitoxondriləri dəstəklədiyini aşkar etdilər (donor növlərə siçan, siçovul, Monqol gerbilləri və Qızıl Suriya hamsterləri daxildir).

"Mitoxondrial ksenoqraft"ın ​​müvəffəqiyyəti növlərin nə qədər fərqli olmasına bağlıdır və yuxarıda qeyd olunan təcrübədə göstərildiyi kimi, donor hüceyrə (siçan) hətta yaxın qohum olan növdən (siçovul) mitoxondriləri dəstəkləməyəcəkdir. Bu uyğunsuzluq, ilk növbədə, müxtəlif növlər üçün fərqli ola bilən mitoxondriyanın nüvə genomundan asılılığına əsaslanacaqdır. Mümkündür ki, "mitoxondrial ksenoqraftlar" qəbul edilə bilər; mümkünsüzlüyü tam təsdiqlənməmişdir.


Çarpaz növ orqanoidlərin köçürülməsinə tam əmin deyiləm (diqqətinizi mitoxondriyaya verək), lakin bəzi insanlar artıq üç ana körpə yaratmışlar, buna görə də mitoxondriyalar ən azı eyni növün fərdləri arasında köçürülə bilər.

Əməliyyatın səbəbi ananın mitoxondriyasına xas olan bir xəstəliyi müalicə etmək idi (mitoxondriya həmişə anadan gəlir, heç vaxt atadan deyil). Onlar ana və atanın nüvələrindən olan genetik materialdan, “ömrük” ananın mitoxondriyasından istifadə ediblər.

http://www.bbc.com/news/health-31594856


Növlərarası mitoxondrial köçürmələr üçün başqa bir açar söz "ksenomitoxondrial"dır. Carlos Moraes'in laboratoriyası, yəqin ki, illər ərzində bunu tədqiq edən əsas qruplardan biridir və yalnız bəzi böyük meymunların mitoxondrilərinin hüceyrə xəttlərində insan mitoxondriyalarını funksional olaraq əvəz edə biləcəyini tapmışdır.

Kenyon & Moraes "Primat ksenomitoxondrial kibridlərin yaradılması ilə funksional insan mitoxondrial DNT verilənlər bazasının genişləndirilməsi" PNAS 1997 http://www.pnas.org/content/94/17/9131.short


Mitoxondriya və Hüceyrə Oksidləşməsi | Müddətli iş | Hüceyrə biologiyası

Hüceyrə oksidləşməsində mitoxondrilərin rolu haqqında öyrənmək üçün bu kurs işini oxuyun.

Hüceyrə tənəffüsündə oksidləşən karbon zəncirləri karbohidratlardan, yağlardan və zülallardan əmələ gəlir. Hüceyrə oksidləşməsinə ilkin olaraq, bu üç növ molekul əvvəlcə daha kiçik vahidlərə çevrilir.

Polisaxaridlər ayrı-ayrı monosaxaridlərə, yağlar qliserin və yağ turşularına, zülallar isə amin turşularına parçalanır. Bu məhsullar monosaxaridlər, qliserin, yağ turşuları və amin turşuları hüceyrə oksidləşməsi üçün bilavasitə yanacaqlardır.

Bu yanacaqlar iki əsas mərhələdən birini və ya hər ikisini əhatə edə bilən bir sıra reaksiyalarda oksidləşir, birincisi mitoxondriyadan kənarda, ikincisi isə içəridə olur. Qlikoliz adlanan birinci mərhələdə yanacaqlar qismən oksidləşir və daha qısa üç karbonlu seqmentlərə çevrilir və onlar tamamilə CO-yə oksidləşirlər.2 və ikinci mərhələdə su. Hüceyrə oksidləşməsində əmələ gələn ATP-nin çoxu ikinci mərhələdə istehsal olunur.

Monosakkaridlər və digər karbohidrat vahidləri hər iki mərhələdə oksidləşmənin əsas xəttini izləyir. Birinci mərhələdə qliserin qlikolitik yola, ikinci mərhələdə isə yağ turşuları oksidləşmə üçün mitoxondriyaya daxil olur. Amin turşuları deaminasiya olunur (amin və ya -NH2 qrup çıxarılır) və hər iki mərhələdə yola daxil ola biləcək molekullara çevrilir.

Aşağıdakı müzakirədə oksidləşmənin molekulyar oksigenin bir metabolitlə birbaşa birləşməsini tələb etmədiyini xatırlamaq vacibdir. Oksidləşmə elektronların molekuldan ayrıldığı hər hansı reaksiyanı təsvir edir. Hər oksidləşmə üçün çıxarılan elektronlarla birləşərək elektron qəbuledicisi azalır.

Buna görə də, hər bir oksidləşmə bir azalma ilə müşayiət olunur. Tez-tez oksidləşmə bir və ya iki hidrogen ionunun (protonun) və elektronların çıxarılmasını əhatə edir. Hüceyrə oksidləşməsi zamanı azalan elektron qəbulediciləri bu hidrogenlərdən biri və ya hər ikisi ilə, eləcə də çıxarılan elektronlarla birləşə bilər.

Çıxarılan elektronlarla əlaqəli enerjinin miqdarı onların oksidləşmiş molekulda tutduqları orbitallardan asılıdır. Bu enerjinin bir hissəsi qlikoliz və mitoxondrial oksidləşmələrdə ATP sintezini idarə etmək üçün istifadə olunur. Çıxarılan elektronların enerjisi ixtiyari standartla müqayisədə nisbi potensial və ya gərginlik kimi ifadə edilə bilər. İstifadə olunan standart H reaksiyasında hidrogendən ayrılan elektronların xarakterik enerjisidir2 → 2H + + 2e – platin tərəfindən katalizlənir.

Bu elektronlara təyin edilmiş potensial və ya gərginlik 0,00 V-dir. Redoks və ya reduksiya-oksidləşmə potensialı adlanan bütün digər potensiallar ölçülür və bu standarta uyğun qiymət verilir. Elektronların nisbi potensialları hüceyrə oksidləşməsində məndən əhəmiyyətli aralıq maddələrdən çıxarılır.

Hüceyrə oksidləşməsinin birinci mərhələsi: Qlikoliz:

Qlikolizin ümumi reaksiyaları qlükoza və digər altı karbonlu monosaxaridləri üç karbonlu fraqmentlərə ayırır. Qlikoliz zamanı tək oksidləşmə baş verir və hər bir qlükoza molekulu iki ATP xalis qazanc verir. Glikoliz iki əsas hissədən ibarətdir. Birinci hissədə qlükozadan əldə edilən altı karbonlu molekullar ATP hesabına daha yüksək enerji səviyyələrinə qaldırılır.

Ardıcıllığın bu hissəsi qüvvədə olan qlükoza törəmələrini ikinci hissəyə daxil olmaq üçün kifayət qədər yüksək enerji səviyyələrinə qaldırır. İkinci hissədə birinci hissədə sərf olunan enerji qlükozanın yüksək enerjili törəmələrinin oksidləşməsi yolu ilə ATP-də xalis qazancla bərpa olunur. Prosesdə qlükoza törəmələri piruvik turşunun iki üç karbon vahidinə bölünür.

Qlikolitik yolun hər bir mərhələsi müəyyən bir ferment tərəfindən katalizlənir və bütün reaksiyalar seriyası 1 I fermentativ zülaldan ibarətdir. Müxtəlif fermentlər, reaktivlər və qlikoliz məhsulları mitoxondriyadan kənarda sitoplazmada məhlulda olur və görünür, təsadüfi toqquşmalar vasitəsilə qarşılıqlı təsir göstərir.

Glikolitik ardıcıllığın reaksiyası:

Qlikolitik ardıcıllıqdakı fərdi reaksiyalar və fermentlər onları kataliz edir. Yolun ilk üç reaksiyasında qlükoza iki fosfat qrupu olan daha reaktiv törəməyə çevrilir. Qlükozanın fosfor fəaliyyəti üçün lazım olan enerjini təmin etmək üçün iki ATP molekulu parçalanır.

Yolun ilk reaksiyasını, liekzokinazı kataliz edən fermentin fəaliyyəti hüceyrələrdə oksidləşmə sürətini tənzimləyən çoxlu nəzarət mexanizmlərindən birini göstərir. Birinci reaksiyanın məhsulu olan qlükoza-6-fosfat heksokinazanın inhibitorudur. Ardıcıllığın qalan hissəsi yavaş işlədiyi üçün qlükoza-6-fosfat toplanırsa, heksokinaza fermenti inhibə edilir və qlükozanın yola daha da daxil olmasını maneə törədir.

Oxşar tənzimləmə mexanizmləri ardıcıllığın sonrakı nöqtələri kimi qlikolizi idarə edir. Birinci mərhələdə istehsal olunan qlükoza-6-fosfat yenidən təşkil edilir və sonra ikinci ATP hesabına fruktoza-1, 6-difosfata fosforlaşdırılır. Bu reaksiyanın xüsusiyyətləri, ATP tədarükü ilə əlaqəli olan qlikolizi tənzimləyən başqa bir mexanizmi göstərir.

Fosforlaşmanı kataliz edən ferment, fosfofruktokinaz, yüksək ATP konsentrasiyası ilə inhibə edilir və ADP və qeyri-üzvi fosfat tərəfindən stimullaşdırılır. Sitoplazmada kifayət qədər ATP varsa, fosfofruktokinaz inhibə edilir və qlikolizin sonrakı reaksiyaları yavaşlayır və ya dayanır.

Azaldılmış NAD kimi oksidləşdirici maddələr mübadiləsinin digər məhsullarının artıqlığı da fermenti inhibə edir. Hüceyrənin başqa yerlərində olduğu kimi enerji tələb edən fəaliyyətlər ATP-nin ADP və fosfata çevrilməsi ilə nəticələnirsə, ADP və qeyri-üzvi fosfatın yığılması fosfofruktokinazı stimullaşdırır, qlikoliz və ATP istehsalının sürətini artırır.

Fosfofruktokinaz tərəfindən tənzimləmə, yəqin ki, qlikolizin ən həssas və əhəmiyyətli nəzarətidir, çünki o, birbaşa ADP və ATP-nin nisbi konsentrasiyasına və beləliklə, hüceyrələrin öz fəaliyyətləri üçün enerjidən istifadə etdiyi gec müddətə bağlıdır.

Qlikolizin qalan reaksiyaları ATP olmadan davam edir. Fruktoza-1,6-difosfat iki müxtəlif üç karbonlu seqmentə parçalanır və onlar asanlıqla bir-birinə çevrilir və iki üç karbonlu şəkərdən bir "pool" əmələ gətirir. Bu şəkərlərdən biri olan 3-fosfogliseraldehid (3-PGAL) glikolizdə qalan mərhələlərə daxil olur. 3-PGAL hovuzdan tükəndiyi üçün ikinci üç karbon məhsulunun çevrilməsi ilə əvəz olunur.

Ardıcıllığın növbəti addımında 3-PGAL-dan iki elektron və iki hidrogen çıxarılır. Bu oksidləşmə qlikolizin əsas enerji buraxan mərhələsidir. Sərbəst buraxılan enerjinin bir hissəsi reaksiyanın bir hissəsi olaraq, 1, 3-difosfoqliserin turşusunun məhsulunu yaratmaq üçün mühitdən (ATP-dən deyil) ikinci bir fosfatın əlavə edilməsi ilə tutulur. Bu mərhələdə çıxarılan elektronlar nisbətən yüksək potensiala və ya gərginliyə malikdir və nikotinamid adenin dinukleotid adlı molekul tərəfindən qəbul edilir.

NAD hüceyrə reaksiya sistemləri arasında yüksək enerjili elektronları daşıyan daşıyıcı molekuldur. Bu mərhələdə əldə edilən azalmış NAD qlikolitik ardıcıllığın mühüm yüksək enerji məhsullarından biridir. 1,3-difosfoqliserin turşusu məhsulu həm də yüksək enerjili molekul kimi qəbul edilə bilər, çünki onun iki fosfatının sonrakı ardıcıllıqla çıxarılması böyük miqdarda sərbəst enerji buraxır, bunun böyük hissəsi ADP-nin ATP-yə çevrilməsində tutulur.

Reaksiya fosfatların birincisini çıxarır, çünki bu, oksidləşmə enerjisinin hüceyrədə istifadə edilə bilən kimyəvi formaya çevrilməsinin bir üsulunu göstərir. 1 mol 1, 3-difosfogliserin turşusu 3 fosfogliserin turşusu və qeyri-üzvi fosfat məhsullarına birbaşa hidroliz edilərsə, reaksiya standart temperatur və təzyiq şəraitində təxminən 10.000-15.000 kalilik enerji buraxır. Glikolizdə difosforilləşdirilmiş şəkərin parçalanması ATP sintezi ilə əlaqələndirilir.

İki reaksiya arasındakı kalori fərqi ATP əmələ gəlməsində tutulan enerjini təmsil edir. 3-fosfoqliserin turşusu məhsulu daha sonra su molekulunun elementlərinin çıxarıldığı yenidən təşkil və çevrilmə daxil olmaqla bir sıra reaksiyalara daxil olur. Qlikolizin son reaksiyasında qalan fosfat ATP istehsal etmək üçün ADP-yə köçürülür. Son reaksiya qlikolizin son məhsulunu, piruvik turşusu verir, həmçinin ATP qlikolizin reaksiyalarını ümumiləşdirir.

Yola daxil olan hər bir qlükoza molekulu nəticədə iki 3-PGAL molekulu əmələ gətirdiyinə görə, 3-PGAL-ın piruvik turşuya çevrilməsində cəmi dörd ATP molekulu əmələ gəlir. İlkin mərhələdə bir qlükoza molekuluna iki fosfat bağlayan reaksiyalar iki ATP molekulunu tələb edir. Buna görə də, qlikolizə daxil olan hər qlükoza üçün iki ATP, həmçinin azalmış NAD-ın iki molekulunun xalis qazancı var.

Beləliklə, ümumi reaktivlər və qlikolizin məhsulları:

Qlükoza + 2ADP + 2HPO4 2- + 2NADöküz → 2 piruvik turşu + 2NADqırmızı + 2ATP

Bir cüt yüksək enerjili elektrona əlavə olaraq, hər bir azalmış NAD molekulu 3-fosfogliseraldehidin oksidləşməsində çıxarılan iki hidrogendən birini daşıyır. Digər hidrogen reaksiya ardıcıllığını əhatə edən mühitdə H + ionları hovuzuna daxil olur.

Son məhsul kimi əldə edilən piruvik turşunun iki molekulu hələ də nisbətən mürəkkəb, enerji ilə zəngin molekullardır və əlavə lad enerjisi təmin etmək üçün daha da oksidləşə bilərlər. Bu üç karbonlu molekullar mitoxondriyada baş verən ikinci əsas hüceyrə oksidləşmə seriyası üçün əsas yanacaqdır.

Əsas qlikolitik yolun mühüm dəyişiklikləri:

Həm bitki, həm də heyvan hüceyrələrində karbohidratların mübadiləsində mərkəzi yoldan qlikolizin reaksiyaları. Bitkilərdəki nişasta və heyvanlarda qlikogen həm fərdi qlükoza vahidlərinə hidrolizdən sonra qlikolitik yola daxil olmaq üçün təkrarlanan qlükoza bağlarından ibarət uzun zəncirli polisaxaridlərdir.

Digər şəkərlər, o cümlədən müxtəlif mono və disakaridlər, fermentlər yolun ilkin molekullarından birinə çevrildikdən sonra qlikolizə daxil olurlar. Ardıcıllığın əks ucunda piruvik turşu digər məhsullar əldə etmək üçün dəyişdirilə bilər. Bu modifikasiyaların ən mühümlərindən birində, piruvik turşu, ardıcıllıqla daha əvvəl azaldılmış NAD-dan elektronları qəbul etdikdən sonra laktik turşuya çevrilir.

piruvik turşu + azaldılmış NAD → laktik turşu + oksidləşmiş NAD

Bu modifikasiyanın ən əhəmiyyətli xüsusiyyəti oksidləşmiş NAD-ın regenerasiyasıdır ki, bu da glikolizdə 3-PGAL-ın oksidləşməsində elektronları qəbul etmək üçün geri dönməkdə sərbəstdir. Oksidləşmiş NAD davamlı olaraq bu alternativ yolla bərpa olunduğundan, qlikoliz ATP-nin xalis istehsalı ilə davam edə bilər.

Bu yol müvəqqəti və ya daimi olaraq oksigensiz yaşayan hüceyrələr üçün vacibdir (azaldılmış NAD normal olaraq elektronlarını bir sıra daşıyıcılar vasitəsilə oksigenə köçürür). Bu yol heyvanların, o cümlədən insanın əzələ hüceyrələrində baş verir, əgər intensiv, davamlı fiziki fəaliyyət tənəffüs və ürək döyüntüsünün artması əzələ toxumasının oksigenə olan tələbatını ödəmək şansı əldə etməzdən əvvəl həyata keçirilir.

Əlavə məhsul kimi toplanan laktik turşu daha sonra, əzələ hüceyrələrində oksigen miqdarı normal səviyyəyə qayıtdıqda oksidləşir.

Başqa bir qlikolitik variasiya maya kimi orqanizmlərdə baş verir.

Bu modifikasiyada piruvik turşusu azalmış NAD-dan elektronları qəbul edir və əlavə reaksiyalar nəticəsində etil spirtinə (iki karbon) və CO-yə çevrilir.2:

piruvik turşu + azaldılmış NAD → etil spirti + CO2+ oksidləşmiş NAD

Qlikolitik yoldakı bu dəyişiklik insan iqtisadiyyatında mərkəzi əhəmiyyət kəsb edir. O, pivəbişirmə və çörəkbişirmənin bioloji əsasını təşkil edir və bir sənaye üçün vacib olan spirti və CO2 digəri üçün əhəmiyyət kəsb edir.

Azaldılmış NAD tərəfindən daşınan elektronların piruvik turşu kimi üzvi bir maddəyə çevrildiyi qlikolitik yoldakı bu dəyişikliklər toplu olaraq fermentasiya adlanır. Alternativ yolda və azaldılmış NAD ilə qlikolizdən daşınan elektronlar nəticədə qeyri-üzvi maddəyə çatır, müxtəlif növ molekulyar oksigen fermentasiyaları, müxtəlif növ məhsullar istehsal edərək, bir çox bakteriya növləri tərəfindən ATP mənbəyi kimi istifadə olunur.

Ciddi anaeroblar adlanan bu növlərin bəziləri ATP istehsalı üçün qlikolitik fermentasiya ilə məhdudlaşır və istənilən vaxt son elektron qəbuledicisi kimi oksigeni istifadə edə bilməz. Digərləri ya tək glikolitik fermentasiyalardan, ya da oksigen varsa, həm qlikolizdən, həm də mitoxo və şindrial oksidləşmələrə ekvivalent reaksiyalardan istifadə edə bilərlər. Bu kateqoriyaya aid olan bakteriyalara fakultativ anaeroblar deyilir.

Ciddi aeroblar adlanan bir sıra növlər tək fermentasiya yolu ilə yaşaya bilmirlər. Onurğalıların əzələ hüceyrələri də daxil olmaqla, yüksək orqanizmlərin bir çox hüceyrələri fakultativdir və oksigen tədarükündən asılı olaraq fermantasiya və tam oksidləşmə arasında dəyişə bilər. Digərləri ciddi aeroblardır.

Qlikolizin bir çox aralıq reaksiyaları geri çevrilə bilər və reaktivlərin və ya məhsulların yüksək konsentrasiyasına cavab olaraq hər iki istiqamətdə gedə bilər. Geri dönən addımlar, mahiyyət etibarı ilə geri dönməz olanlarla göstərilir, sitoplazmada geri dönməz addımlar üçün mövcud olan alternativ enzimatik yollar, qlikolizin əks istiqamətdə getməsinə imkan verir.

Məsələn, qlikolizdə ilk reaksiya, qlükozanın heksokinaza tərəfindən qlükoza-6-fosfata çevrilməsi mahiyyətcə geri dönməzdir. Bununla belə, alternativ bir ferment, qlükoza-6-fosfataz, əks reaksiyanı kataliz edə bilər. Yolun dəyişdirilməsi həm bitki, həm də heyvan hüceyrələrində altı karbonlu şəkər və nişastanı sintez edən reaksiyaların mühüm hissəsidir.

Hüceyrə oksidləşməsinin ikinci mərhələsi:

Mitoxondriyada oksidləşmə və ATP sintezi:

Hüceyrə oksidləşməsinin ikinci əsas mərhələsində, qlikolizin son mərhələləri ilə əmələ gələn üç karbonlu molekul olan piruvik turşu tamamilə CO-yə oksidləşir.2 və H2O, böyük miqdarda sərbəst enerji buraxır. Bu reaksiyalarda ATP səmərəsi qlikolizdən alınan miqdarları xeyli üstələyir. Reaksiyalar üç hissədə baş verir, hamısı mitoxondriyada yerləşir. Birincidə, piruvik turşusu iki karbonlu seqmentə və bir CO molekuluna qısaldılır.2 azad edilir.

İkincidə iki karbon seqmenti tamamilə iki CO molekuluna oksidləşir2. Üçüncü hissədə, bu oksidləşmələrdə çıxarılan elektronlar oksigenə çatmaq üçün bir sıra elektron daşıyıcılarından keçir. Bu köçürmə ilə ayrılan sərbəst enerjinin çox hissəsi ATP sintezini idarə etmək üçün istifadə olunur. Oksigen bu reaksiyalar üçün son elektron qəbuledicisi olduğundan mitoxondriyanın oksidləşdirici fəaliyyətinə tez-tez tənəffüs deyilir.

Mitoxondrial tənəffüsün 1-ci hissəsi:

Pyruvic turşusunun iki karbon seqmentinə oksidləşməsi:

Mitoxondriyaya daxil olduqdan sonra, piruvik turşu tsiklik reaksiyalar seriyasında iki karbonlu seqmentə qədər qısaldılır. Bu uydurmalar iki elektron, iki hidrogen və bir karbon CO-nu çıxarır2 piruvik turşu zəncirindən.

Oksidləşmə nəticəsində yaranan iki karbonlu seqment asetildir (-CH3CO – ) qrupu:

piruvik turşu – asetil qrupu + 2e – + 2H + + CO2

Bu ionda çıxarılan iki elektron və hidrogenlərdən biri NAD-a köçürülür. CO2 qalan hidrogen isə ətraf mühitə daxil olmaq üçün buraxılır. İki karbonlu asetil qrupu yüksək enerjili maddə asetil koenzim A istehsal etmək üçün koenzim A adlı qəbulediciyə köçürülür. Koenzim A, ATP və NAD kimi nukleotid quruluşuna əsaslanan başqa bir daşıyıcı molekuldur.

Koenzim A iki karbonlu asetil vahidlərini qəbul edir və daşıyır, çünki ATP fosfatları və NAD elektronları nəql edir. Pirouzum turşusunun oksidləşməsi zamanı ayrılan sərbəst enerjinin böyük hissəsi koenzim A-nın asetil koenzim A-ya çevrilməsi zamanı kimyəvi enerji kimi tutulur.

Pirouvik turşunun oksidləşməsində ümumi reaksiya dövrü, beləliklə, asetil koenzim A, azalmış NAD və CO kimi xalis məhsullar verir.2:

piruvik turşu + oksidləşmiş NAD + koenzim → asetil koferment A + azaldılmış NAD + CO2

Pirouzum turşusunun oksidləşməsi qlükoza oksidləşməsinin davamı hesab edilərsə, 7-6-cı Reaksiyadakı bütün reaktivlər və məhsullar 2 əmsala vurulur, çünki qlikolizə daxil olan hər bir qlükoza molekulu iki piruvik turşu molekulu əmələ gətirir.

Pirouzum turşusunun oksidləşməsi beş ferment və bir sıra aralıq elektron və hidrogen daşıyıcısı olan molekulyar aqreqat tərəfindən katalizlənir. Əsasən L.J.Ridin laboratoriyasında işlənmiş bu çoxfermentli kompleksin apardığı reaksiyalar davam edir. Dövrün ilk addımlarını həyata keçirən ferment, piruvik turşu dehidrogenaz, hüceyrə oksidləşmə sürətini hüceyrənin enerji ehtiyaclarına uyğunlaşdıran başqa bir tənzimləyici fermentdir.

Yüksək ATP konsentrasiyası piruvik turşu dehidrogenazanın fəaliyyətini maneə törədir, piruvik turşuların oksidləşməsini yavaşlatır və ya dayandırır. Ferment həmçinin azalmış NAD və ya asetil koenzim A-nın yüksək konsentrasiyası ilə birbaşa və ya dolayı yolla inhibə edilir. Yüksək ADP konsentrasiyası, əksinə, fermentin fəaliyyətini stimullaşdırır. Nəticə piruvik turşunun oksidləşmə sürətini hüceyrənin enerji tələblərinə yaxından uyğunlaşdıran həssas idarəetmə mexanizmidir.

Pirouvik turşunun oksidləşməsini həyata keçirən ferment-akseptor kompleksi mitoxondriyada 100 və ya daha çox polipeptid zəncirini, o cümlədən kompleksin mərkəzi fermenti olan piruvik turşu dehidrogenazının çoxlu nüsxələrini ehtiva edən aqreqatlar şəklində mövcuddur.

Piruvik turşusunun oksidləşməsini həyata keçirə bilən bakteriyalar oxşar kompleksə malikdirlər. E. coli-də piruvik turşunun oksidləşməsinin son təhlili göstərir ki, bu növdə ümumi molekulyar çəkisi 4,800,000 olan bir aqreqatda 60-a qədər polipeptid zəncirləri ola bilər.

Piruvik turşunun oksidləşməsinin hər iki üzvi məhsulları yüksək enerjili maddələrdir. Asetil koenzim A tərəfindən daşınan asetil bölmələri mitoxondriyanın qalan oksidləşdirici reaksiyaları üçün dərhal yanacaq rolunu oynayır və azaldılmış NAD tərəfindən daşınan elektronlar, nəticədə ATP sintezini idarə etmək üçün ayrılan potensial enerjini təmsil edir.

Hissə 2 Mitoxondrial Tənəffüs:

Asetil vahidlərinin CO-yə oksidləşməsi2 Mitoxondriyada:

Koenzim A tərəfindən daşınan asetil qrupu CO-yə oksidləşir2 İlk dəfə 1937-ci ildə hüceyrə oksidləşməsi ilə bağlı parlaq işinə görə Nobel mükafatı almış britaniyalı müstəntiq Hans Krebs tərəfindən çıxarılan tsiklik reaksiyalar seriyasında. Krebs üçün adlandırılan dövrədə reaktivlər kimi iki karbonlu asetil vahidlərinin davamlı girişi və məhsulların davamlı çıxışı - CO.2, ATP, azaldılmış NAD və azaldılmış formada əlavə elektron daşıyıcısı, flavin adenin dinukleotid.

Dövrün ara hissələrini təşkil edən molekullar dövrə çevrildikcə davamlı olaraq yenilənir. Krebs dövrünün hər dönüşünün birbaşa məhsulu kimi yalnız bir ATP molekulu əmələ gəlir.

Dövrün bir neçə oksidləşməsi nəticəsində ayrılan enerjinin böyük hissəsi azalmış NAD və FAD tərəfindən dövrdən daşınan elektronlarda tutulur.

Krebs dövrünün reaksiyaları davam edir. Ardıcıllığın ilk mərhələsində asetil koenzim A ilə əlaqəli asetat qrupu oksaloasetik turşuya (dörd karbonlu) köçürülür və limon turşusu (altı karbon) əmələ gətirir. Bu reaksiya piruvik turşunun başqa oksidləşməsi ilə təkrar emal üçün sərbəst olan koenzim A buraxır.

asetil koenzim A + oksaloasetik turşu-sitrik turşusu -+ koenzim A

Ferment katalizator reaksiyası, sitrat sintetaza, Krebs dövrünün əsas tənzimləyicilərindən biridir. Dövrün sonrakı mərhələsində reaksiyanın məhsulu olan süksinil-koenzim A yığılarsa, ferment inhibə edilir və dövrün ilk reaksiyası yavaşlayır və ya dayanır. Ferment ATP-nin yüksək konsentrasiyası ilə də inhibə olunur.

İlk reaksiyanın limon turşusu məhsulu bir sıra addımlarla izositrik turşuya çevrilir və bu, dövrün ilk oksidləşməsi üçün reaktivə çevrilir. Bu oksidləşmə, hər ikisi izositrat dehidrogenaz adlanan iki fermentdən biri tərəfindən katalizlənir. Fermentlərin katalizlədiyi reaksiyalar eynidir, ondan başqa ki, biri NAD, digəri isə elektron qəbuledicisi kimi yaxından əlaqəli olan nikotinamid adenin dinukleotid fosfat maddəsini istifadə edir.

Oksidləşmə zamanı izositrik turşudan eyni vaxtda iki elektron və iki hidrogen ayrılır, karbon zənciri altı karbondan beş karbona qədər azalır və məhsul kimi α-ketoglular turşusu verir. Çıxarılan karbon CO şəklində buraxılır2. İki fermentdən hansının bu reaksiyanı kataliz etməsi mühitdə ADP və ATP-nin nisbi konsentrasiyasından asılıdır. ATP konsentrasiyası nisbətən aşağı olduqda NAD spesifik fermenti NADP formasından daha aktivdir.

Əgər ATP konsentrasiyası yüksək olarsa, NAD-a məxsus ferment inhibə edilir və NADP-yə üstünlük verilir. NAD spesifik fermentinə oxşar inhibitor təsiri olan azaldılmış NAD-ın yüksək konsentrasiyası da elektron qəbuledicisi kimi NADP-yə üstünlük verir. Digər tərəfdən, yüksək ADP konsentrasiyası AD-yə xas fermentin fəaliyyətini stimullaşdırır, bu da əslində öz fəaliyyəti üçün kofaktor kimi ADP-ni tələb edir.

Bu fərqlər ATP istehsalı üçün əhəmiyyətlidir, çünki azaldılmış NAD normal olaraq elektronlarını ATP yaradan mitoxondriyanın elektron nəqliyyat sisteminə köçürür. Azaldılmış NADP əvəzinə azalmaların tələb olunduğu daha mürəkkəb maddələr meydana gətirən reaksiyalar üçün elektron donor kimi çıxış edir. Bu sistemin nəticəsi olaraq, izositrik turşunun oksidləşməsi hüceyrənin ATP ehtiyaclarına uyğunlaşdırılır.

Hüceyrə fəaliyyətinin az və ya çox davamlı ATP tədarükü tələb etdiyi adi şəraitdə, bu mərhələdə Krebs dövrünün oksidləşməsində NAD-dan elektron qəbuledici kimi istifadə edən izositrik turşu dehidrogenaz fermenti üstünlük təşkil edir və ATP sintezinə səbəb olur.

Dövrün növbəti pilləsində α-ketoqlutar turşusu piruvik turşunun oksidləşməsinə yaxından bənzəyən yan dövrədə suksini turşusuna oksidləşir. Bu reaksiyada aktiv olan ferment-akseptor kompleksinə mahiyyətcə eyni tipli fermentlər və aralıq elektron qəbulediciləri daxildir.

Kompleksdəki mərkəzi ferment, α-ketoqlutar turşusundan iki elektron və iki hidrogenin çıxarılmasını kataliz edən α-ketoqlutar turşusu dehidrogenazdır. Eyni zamanda, bir karbon turşudan çıxarılır və CO şəklində buraxılır2. Məhsul, suksinil qrupu (dörd karbon) 3-cü reaksiyaya bənzər addımda koenzim A-ya köçürülənə qədər kompleksə bağlı qalır. Bu transfer yüksək enerjili suksinil koenzim A məhsulunu əmələ gətirir.

Elektronlar və hidrogenlər daha sonra 4-cü reaksiyaya ekvivalent bir addımda kompleksin qəbuledicilərindən NAD-a köçürülür. Koenzim A süksinil qrupunun çıxarıldığı sonrakı reaksiya ilə bərpa olunur, süksinik turşu və böyük miqdarda sərbəst enerji buraxır. Bu sərbəst enerjinin çox hissəsi birbaşa Krebs dövründən yaranan yeganə ATP olan ATP molekulunun sintezində tutulur.

suksinil koenzim A + ADP + HPO4 2 → süksin turşusu + koenzim A + ATP

ATP sintezi bakteriyalarda bu reaksiyada göstərildiyi kimi birbaşa davam edir. Heyvanlarda reaksiyanı kataliz edən ferment əvəzinə guanozin difosfatı (GDP) fosforlaşdırır. Bununla birlikdə, istehsal olunan guanozin trifosfat (GTP) sonradan müxtəlif nukleozid trifosfatları asanlıqla bir-birinə çevirən mitoxondrial ferment tərəfindən ATP-yə çevrilir.

Xalis məhsullar olaraq, α-ketoqlutar turşusunu oksidləşdirən ümumi reaksiya ardıcıllığı beləliklə,

α-ketoqlutar turşusu + oksidləşmiş NAD + ADP + HPO4 2 → süksin turşusu + azaldılmış NAD + ATP + CO2

Süksinik turşu süksinik turşu dehidrogenaz fermenti tərəfindən dövrün növbəti mərhələsində oksidləşir. Ferment, Krebs dövrünü kataliz edən müxtəlif zülallar arasında unikaldır, çünki daxili mitoxondrial membranlarla sıx bağlıdır. Orada cristae'nin ayrılmaz zülallarının bir hissəsini təşkil edir. Həmçinin membrandakı fermentin öz elektron qəbuledicisi FAD olduğu aşkar edilmişdir. FAD quruluşca ATP, NAD, NADP və koenzim A-ya bənzəyən başqa bir daşıyıcı molekuldur.

Bu qəbuledicinin fermentlə birləşməsi flavorotein kimi tanınır. Süksin turşusu dehidroenaza ilə katalizləşən reaksiyada FAD iki elektron və hər iki hidrogen qəbul edilərək süksinik turşudan çıxarılaraq azalır. Reaksiya məhsulu dörd karbon molekullu fumar turşusudur,

süksinik turşu + oksidləşmiş FAD → fumar turşusu + azaldılmış FAD

Krebs dövrünün son oksidləşməsi fumarin turşusunun su molekulunun elementlərinin əlavə edilməsi ilə malik turşuya çevrildiyi yenidən təşkil edilən reaksiyadan sonra baş verir. Alma turşusu daha sonra oksaloasetik turşuya oksidləşir. NAD reaksiya üçün elektron qəbuledici rolunu oynayır və alma turşusundan ayrılan iki hidrogendən birini bağlayır. İstehsal olunan oksalosirkə turşusunun molekulu Krebs dövrünün ilk reaksiyasında istifadə edilən oksalosirkə turşusunu əvəz edir və dövr yenidən dönməyə hazırdır, dövrün reaksiyalarını sadələşdirilmiş formada ümumiləşdirir.

Krebs Cycle məhsulları:

İndi biz Krebs dövrünün ümumi məhsullarını müəyyən edə və qlükozanın hüceyrə oksidləşməsini ümumiləşdirə bilərik. Krebs dövrü bir tam döngə ilə davam etdikcə, bir iki karbonlu asetil vahidi istehlak edilir və iki CO molekulu2 sərbəst buraxılırlar. Dövrdəki dörd reaksiyanın hər birində iki elektron çıxarılır. Bu xülasə üçün fərz edəcəyik ki, dövrün ilk oksidləşməsində elektron qəbuledicisi kimi NADP deyil, NAD istifadə olunur.

Oksidləşmələrin üçündə NAD qəbuledicidir, üç azalmış NAD molekulu istehsal edərək bir addım azalmış FAD molekulunu yaradır. α-ketoqlutar turşusunun oksidləşməsinin bir hissəsi olaraq bir ATP molekulu əmələ gəlir. Krebs dövrünün ilkin reaksiyasında istifadə olunan oksaloasetik turşu son reaksiyada bərpa olunur.

Beləliklə, ümumi reaktivlər və məhsullar kimi Krebs dövrünə aşağıdakılar daxildir:

asetil vahidi + 3 oksidləşmiş NAD + oksidləşmiş FAD + ADP+HPO4 2 → 2CO2 + 3 azaldılmış NAD+ azaldılmış FAD + ATP

Bu məlumatla biz qlükozanın CO-yə tam oksidləşməsinin bütün məhsullarını ümumiləşdirə bilərik2, qlikolizdən Krebs dövrü ilə. Seriyaya daxil olan hər bir qlükoza molekulu üçün Krebs dövrü iki dəfə dönəcək. Qlikoliz və piruvik turşunun oksidləşməsi birlikdə dörd azalmış NAD, iki ATP və iki CO verir.2 molekullar, çünki ardıcıllığa daxil olan hər bir qlükoza molekulu üçün iki piruvik turşu molekulu oksidləşir.

Buna oksidləşməyə daxil olan hər bir qlükoza üçün Krebs dövrünün iki növbəsinin məhsullarını əlavə edərək, əldə edirik:

qlükoza + 4ADP + 4HPO4 2- + 10 oksidləşmiş NAD + 2 oksidləşmiş FAD → 4ATP + 10 azaldılmış NAD + 2 azaldılmış FAD + 6CO2

Qeyd edək ki, bu nöqtədə az miqdarda ATP istehsal edilmişdir. Bununla belə, 10 azaldılmış NAD və 2 azalmış FAD molekulunun daşıdığı elektronlar yüksək enerji səviyyələrində orbitalları tutur və qlükozanın altı CO-yə oksidləşməsindən əldə edilən enerjinin böyük hissəsini ehtiva edir.2 molekullar. Bu elektronların oksigenə ötürülməsi zamanı ayrılan sərbəst enerji, mitoxondrial oksidləşmənin üçüncü hissəsində hüceyrə ATP sintezi üçün əsas enerji mənbəyi kimi istifadə olunur.

Daşıyıcı molekullar:

Bir istisna olmaqla, bütün məlum elektron daşıyıcıları, faktiki elektron daşıyıcısı olan sıx bağlı, zülal olmayan protez qrupu ilə birlikdə zülal molekulundan ibarətdir. Elektronlar sistemdən keçərkən protez qrupları növbə ilə oksidləşir və azalır.

Tək müstəsna daşıyıcı, koenzim Q, zülalla birbaşa əlaqəsi olmayan membranın daxili hissəsində asılmış lipidəbənzər bir maddədir. Koenzim Q və protez qruplarının əksəriyyəti təcrid edilmiş və kimyəvi cəhətdən xarakterizə edilmiş olsa da, sitoxrom c istisna olmaqla, daşıyıcıların zülal hissələri, yalnız onları ciddi şəkildə denatürasiya edən üsullarla çıxarıla bilən inteqral membran zülallarıdır.

Nəticədə, daşıyıcıların zülal seqmentləri nisbətən zəif tanınır. Zəncirdə dörd əsas növ daşıyıcı müəyyən edilmişdir. FAD və flavin mononükleotid (FMN) daxil olmaqla flavoproteinlər nukleotidlərə əsaslanan protez qrupları olan elektron daşıyıcılardır.

FAD və FMN-də protez qruplarının elektron nəqli zamanı növbə ilə oksidləşən və azalan hissəsi B qrupunun vitamini olan riboflavindən əldə edilir. Bu protez qrupun tərkibində azotlu əsas, beş karbonlu şəkər və fosfat qrupu olduğu üçün o, nukleotid kimi təsnif edilir. Flavoproteinlər elektronları cüt-cüt daşıyır və həmçinin FADH formasının iki hidrogenini birləşdirir2 və ya FMNH2 azaldılması zamanı.

Sitokromlar, o cümlədən sitoxrom a, a3 b, c və d protez qrup kimi mərkəzi dəmir atomunu ehtiva edən mürəkkəb porfirin halqasına malikdir. Müxtəlif sitoxromlar porfirin halqasına birləşmiş yan qruplarda kiçik əvəzləmələrdə fərqlənir. Hər birində oksidləşmiş və azalmış formalar arasında növbə Fe 2+ və ya Fe 3+ şəklində mövcud ola bilən mərkəzi dəmir atomu tərəfindən əldə edilən və ya itirilən tək elektron vasitəsilə baş verir. Flavoproteinlərdən fərqli olaraq, sitoxromlar hidrogen daşımır.

Sitokrom c elektron daşıyıcıları arasında unikaldır ki, o, periferik membran zülalıdır, denatürasiya edilmədən mitoxondrial membranlardan asanlıqla çıxarılır. Nəticədə, sitoxrom c zülal əsaslı elektron daşıyıcıları arasında ən məşhurudur.

Dəmir-kükürd zülalları üçüncü növ mitoxondrial elektron daşıyıcısını təşkil edir. Hələ ki, bu zülallar zəif xarakterizə olunur və yalnız SH (tiol) qrupları ilə sıx əlaqədə olan dəmir atomlarını ehtiva edən mərkəzləri ehtiva edir. Güman ki, dəmir və kükürd atomları reduksiya və oksidləşmədə zülala bağlı protez qrupun bir hissəsidir, dəmir atomlarının Fe 2 + və Fe 3+ vəziyyətləri arasında alternativ olduğuna inanılır.

Mitoxondrial elektron daşıma sistemində ən azı yeddi müxtəlif dəmir-kükürd zülalı aşkar edilmişdir. Məlum olduğu kimi, bu daşıyıcılar tək elektronları və hidrogenləri sitoxromlara bənzər bir şəkildə nəql edirlər.

Elektron daşıyıcısının son növü olan koenzim Q, elektron nəqli zamanı növbə ilə oksidləşən və azalan bir quinon halqasını ehtiva edir. Halqaya hidrofobik yan zəncir bağlanır ki, bu da mitoxondriyada bir sıra on təkrarlanan alt bölmədən ibarətdir. Coenzyme Q ikili elektron-hidrogen daşıyıcısıdır və iki redoks səviyyəsinə və ya bir elektron və hidrogen və ya elektron və hidrogenləri cüt-cüt qəbul edə biləcəyi vəziyyətə malikdir. Bu xarakterik rəqəmlər Peter Mitçelin cherniosmotik fərziyyəsinin ən son modifikasiyalarından birində özünü göstərir.

Elektron daşıyıcısı ardıcıllığının yenidən qurulması:

Məlum daşıyıcıları elektron daşıma zəncirindəki ehtimal yerlərinə təyin etmək üçün müxtəlif biokimyəvi üsullardan istifadə edilmişdir. Bu işin bir hissəsi təmizlənmiş daşıyıcıların və ya protez qruplarının ölçülmüş redoks potensiallarına əsaslanır. Müxtəlif daşıyıcılardan ayrılan elektronlar, daşıyıcıları getdikcə artan müsbət potensiala görə sıralamaqla xarakterik enerjiyə malikdirlər, onların mitoxondrial elektron daşınmasında ardıcıllığı təqribi hesab edilə bilər.

Bu metod ondan əziyyət çəkir ki, standart şəraitdə ölçülən redoks potensialları, daşıyıcılar təcrid olunmuş formada olduqda, membranda təbii vəziyyətdə olan potensiallardan fərqlənə bilər ki, bu da onların ardıcıllıqla yerləşdirilməsi zamanı xətaların yaranmasına səbəb olur. Daşıyıcıların ardıcıllığının bir qədər daha birbaşa üsulu, daşıyıcı molekulların əksəriyyətinin oksidləşmiş formadan reduksiya edilmiş formaya çevrilməsi zamanı aydın rəng dəyişikliklərinə məruz qalmasına əsaslanır.

Məsələn, flavoproteinlər oksidləşdikdə məhlulda sarımtıl, azaldıqda isə rəngsiz olurlar. Bu dəyişiklikləri məhlulda (və ya mitoxondrial membranlarda) molekulların udma spektrlərini ölçməklə kəmiyyətcə izləmək olar. Bu texnikada hər dalğa uzunluğunda daşıyıcı tərəfindən udulan işığın miqdarı ölçülür və qrafası çəkilir. Oksidləşmə və ya reduksiya zamanı rəng dəyişiklikləri baş verdikcə, molekul üçün tərtib edilmiş spektrdə xarakterik udma zirvələri görünür və yox olur.

Bu udma spektrləri daşıyıcıları ilkin ardıcıllıqla yerləşdirmək üçün critton Chance laboratoriyasında istifadə edilmişdir. Chance və onun əməkdaşları tapdılar ki, bütöv, aktiv mitoxondriyada FAD və ya FMN molekullarının çoxu azalmış vəziyyətdədir. Sitokromlardan ikisi, a və a3, demək olar ki, tamamilə oksidləşmiş vəziyyətdə olur. Digər daşıyıcılar oksidləşmiş formaların azaldılmış formalara nisbəti baxımından təbii ardıcıllığa düşərək bu iki ifrata düşdülər.

Oksidləşmiş formada ən yüksək nisbətdə görünən daşıyıcıların ardıcıllıqla ən yaxın oksigen olduğunu düşünərək, Şans hər bir daşıyıcıya elektron nəql sistemində bir mövqe təyin etdi. Bu üsul da tələlərsiz deyil, çünki bütöv mitoxondriyada müxtəlif daşıyıcıların udma zirvələrinin bəziləri üst-üstə düşür və əldə edilən spektrlərin şərhini çətinləşdirir. Həmçinin, koenzim Q və dəmir-kükürd zülalları kimi bəzi daşıyıcıları bu texnika ilə asanlıqla aşkar etmək və ya müəyyən mövqelər təyin etmək mümkün deyil.

Bu nəticələr Şans və başqaları tərəfindən işıq udma tədqiqatlarını xüsusi daşıyıcılarla birləşən və onların oksidləşməsinə və ya azalmasına mane olan inhibitorların istifadəsi ilə birləşdirərək gücləndirilmişdir. Ardıcıllıqla inhibe edilmiş daşıyıcıdan sonra düşən daşıyıcılar elektronların çıxarılması ilə tədricən oksidləşir və oksidləşmiş formalar üçün xarakterik rənglər göstərir.

Bloklanmış daşıyıcıdan əvvəl düşən daşıyıcılar azaldılmış formada qalır və bu vəziyyət üçün xarakterik olan rəngləri göstərir. Məsələn, antimisin a preparatı sitoxrom b-dən elektron nəqlini bloklayır. Dərmana məruz qalan mitoxondriyalarda NAD, flavoproteinlər və sitoxrom b azalmış vəziyyətdə qalır, a və c sitoxromları isə oksidləşir. Bu onu göstərir ki, NAD və flavoproteinlər sitoxrom b-dən əvvəl, a və c sitoxromları isə ondan sonra düşür.

Fərqli inhibitorlardan istifadə etməklə və daşıyıcılar arasında “krossover nöqtələri” azaldılmış və ya oksidləşmiş vəziyyətlərə çevrilməmiş, redoks potensialları və udma spektrləri vasitəsilə təyin edilmiş ilkin mövqelər gücləndirilmişdir. Bu yanaşmaların nəticələrini birləşdirərək, ehtimal olunan daşıyıcı ardıcıllığı müəyyən etdi. Qeyd edək ki, elektronların zəncirə iki giriş yolu var, biri FMN-də və biri FAD-da, Q koenzimində birləşir.

Elektronlar zəncir boyu kortəbii şəkildə axır, bir daşıyıcıdakı orbitallardan digərində orbitallara keçərkən enerji itirirlər. Bəzi addımlarda ATP sintezini idarə etmək üçün kifayət qədər enerji ayrılır. Daşıyıcıların bəziləri elektronları cüt, bəziləri isə tək daşıyırlar. Hidrogen birbaşa yalnız NAD, FAD, FMN və koenzim Q ilə və ardıcıllığın sonunda oksigenlə birləşir.

Elektronlar hidrogendən hidrogen olmayan daşıyıcıya keçdikdə, hidrogenin H + ionları şəklində mühitə buraxılması və ya Mitçel fərziyyəsi vəziyyətində daxili mitoxondrial membranlar vasitəsilə xaric edilməsi nəzərdə tutulur. Son qəbuledici səviyyəsində hidrogen ionları oksigenin suya çevrilməsi ardıcıllığına yenidən daxil olur.

Müxtəlif ardıcıllıq üsullarında qeyri-müəyyənliklər olduğundan, bəzi daşıyıcıların yerləşdirilməsi ilə bağlı hələ də qeyri-müəyyənliklər mövcuddur. Bu çətinliklər ən çox dəmir-kükürd zülallarının təyin edilməsində özünü göstərir. Bu daşıyıcıların ümumi sayı və elektron nəqli ardıcıllığında onların mövqeləri hələ də mübahisəlidir.Sitokrom b tərəfindən udulmuş işıq dalğa uzunluqlarında spektrlərin üst-üstə düşməsi səbəbindən, koenzim Q və sitoxrom c arasında elektron köçürən bu sitoxromun bir, iki və ya üç fərqli molekulunun olub-olmadığı hazırda aydın deyil.1.

Eynilə, sitoxrom a və a olaraq təyin olunan iki protez qrupunun olub-olmadığı hələlik məlum deyil3 eyni protein molekulunda və ya fərqli zülallarda daşınır. Çünki a və a3 həmişə bir-biri ilə sıx bağlıdırlar, hazırda konsensus ondan ibarətdir ki, onlar bir molekulda birləşirlər, ehtimal ki, iki porfirin halqası, biri a və biri a3 tip, tək bir zülalda yarıqlarda aparılır.

Elektron nəqli və ATP sintezi:

1940-cı illərin sonlarında A. L. Lehninger və onun əməkdaşları müəyyən etdilər ki, elektronların mitoxondrial daşıyıcı sistem boyunca azaldılmış NAD-dan oksigenə daşınması birbaşa ATP sintezi ilə bağlıdır. Lehninger göstərdi ki, onları NAD üçün keçirici etmək üçün müalicə olunan təcrid olunmuş mitoxondriyalar azaldılmış NAD, ADP, fosfat və Mg 2+ ionları olan bir mühitə yerləşdirilsə, ATP sintez edə bilər. Əlavə edilmiş azalmış NAD-ın hər bir molekulu üçün təcrid olunmuş mitoxondriya üç ATP molekulunu sintez etdi.

Təcrid olunmuş mitoxondriyaya ardıcıllıqla sitoxrom c-dən daha yüksək olan daşıyıcıları reduksiya edə bilməyən elektron donoru olan askorbin turşusu əlavə edildikdə, askorbin turşusunun hər molekulu üçün ADP-nin ATP-yə yalnız bir fosforlaşması baş verdi. Bu, bir ATP molekulunun sintezini təmin etmək üçün kifayət qədər enerjinin sitoxrom c-dən oksigenə qədər ardıcıllıqla ayrıldığını göstərdi.

Əhəmiyyətli enerji ifrazının digər mümkün yerləri daşıyıcıların ardıcıllığını təyin etmək üçün istifadə edilən işıq udma tədqiqatlarının genişləndirilməsi ilə müəyyən edilmişdir. Şans və G.R. Williams məhdud ADP tədarükü və həddindən artıq oksidləşən substrat olan mitoxondrial preparatdan istifadə etdi.

ADP-nin məhdud tədarükü elektron daşıma sistemindəki üç yerdə darboğazlara səbəb oldu, bu, azalmış NAD, sitoxrom b və sitoxrom c-nin artıqlığını göstərən rəng dəyişiklikləri ilə aşkar edildi. Bu, məsələn, NAD-dan flavoproteinə elektron köçürmə mərhələsinin bir ATP molekulunun sintezi ilə sıx əlaqəli olduğunu göstərir ki, məhdud miqdarda ADP tədarükü azalmış NAD-ın yığılmasına səbəb olur.

Bu yaxınlarda, bu tədqiqatların nəticələri sonikasiya və ya yuyucu vasitələrlə mitoxondrial membranların pozulmasından sonra elektron daşıma zəncirinin təcrid olunmuş hissələrinin tədqiqinin nəticələri ilə tamamlandı.

Bu yanaşma ilə D.E. Qrin, E. Raker və onun tərəfdaşları və başqaları elektron daşıma zənciri bir neçə daşıyıcıdan ibarət seqmentlərə və ya fərdi daşıyıcı molekullara bölündü. Membran seqmentləri və ATP sintez edən ferment ilə müxtəlif kombinasiyalarda daşıyıcıların yenidən yığılması elektron nəql sisteminin hissələrinin ATP sintezini idarə etmək qabiliyyətini qiymətləndirməyə imkan verdi.

Bu üsulların birgə nəticələri göstərir ki, ATP mitoxondrial nəqliyyat zəncirində elektron cütləri NAD-dan Q koenziminə (sayt I), sitoxrom b-dən sitoxrom c-yə (sahə II) və sitoxrom a-a-dan keçdikcə sintez olunur.2 oksigenə. Beləliklə, azalmış NAD-dan oksigenə qədər nəqliyyat sistemini keçən hər bir cüt üç ATP molekulu yaradır. FAD tərəfindən daşınan elektronlar zəncirə birinci ATP yaradan sahə olan I nöqtədən keçən bir nöqtədə daxil olduğundan, süksinik turşunun oksidləşməsi nəticəsində azalmış FAD tərəfindən daşınan elektronlar yalnız iki ATP molekulunun yaranmasına səbəb olur.

İzolyasiya edilmiş və yenidən yığılmış nəqliyyat sistemlərində ATP sintezi yalnız üç əsas şərt yerinə yetirildikdə baş verir:

(1) Müxtəlif daşıyıcılar fosfolipidlərlə ikiqatlı və ya bütöv daxili mitoxondrial membranlara birləşdirilməlidir.

(2) Membranlar möhürlənmiş veziküllərə bağlanmalı və daxili boşluq vəziküllərin xaricindəki mühitdən bütöv membranlarla tamamilə ayrılmalıdır və

(3) Mitoxondrial ATP sintez edən ferment, daşıyıcı molekullarla birlikdə veziküllərin möhürlənmiş membranlarında da olmalıdır. Bütün bu şərtlər bütöv mitoxondriyada təmin edilir.

Qlükoza mübadiləsinin xülasəsi:

Bu məlumatla CO-yə oksidləşən hər bir qlükoza molekulu üçün sintez edilən ATP molekullarının ümumi sayı2 və H2O hesablana bilər. Qlükozanın bir molekulunun tam oksidləşməsi (qlikoliz, asetil koenzim A əmələ gəlməsi və limon turşusu dövrü vasitəsilə) cəmi 4ATP, 10 azalmış NAD, 2 azalmış FAD və 6CO ilə nəticələnir.2 molekullar.

Azaldılmış NAD tərəfindən daşınan on elektron cütü elektron daşıma sistemini keçərək, 10 × 3 = 30 ATP molekulunun sintezi ilə nəticələnəcəkdir. Daha sonra nəqliyyat sisteminə daxil olan elektronları daşıyan azaldılmış ADF, 2 × 2 = 4 ATP molekulunun sintezinə səbəb olacaqdır.

Qlükozanın ümumi oksidləşməsinə əlavə olunduqda, 38 ATP molekulu əldə edilir:

qlükoza + 38ADP + 38HPO4 2 + 6O2 → 6CO2 + 44H2O + 38ATP

Bu cəmi 38 ATP, qlikolizdə azalan iki NAD molekulunun hər birinin mitoxondrinin daxilində üç ATP molekulunun sintezinə səbəb olacağını güman edir. Bununla birlikdə, qlikolizdən azalmış NAD elektronları nəqliyyat sisteminə ötürmək üçün birbaşa mitoxondriyə daxil ola bilməz, çünki mitoxondrial membranlar NAD keçirməzdir. Bunun əvəzinə, mitoxondridən kənarda azalmış NAD tərəfindən daşınan elektronlar mitoxondrial xarici və daxili hissələr arasında elektron daşıyıcı rolunu oynayan digər maddələrə ötürülür.

Bu servis mexanizmlərindən ikisi məlumdur. Bunlardan biri daha səmərəlidir və elektronların xaricdəki NAD-dan mitoxondrinin daxilində NAD-a köçürülməsi ilə nəticələnir. İkincisi daha az effektivdir və mitoxondrinin daxilində FAD-nın azalması ilə nəticələnir. Daha səmərəli mekik üstünlük təşkil edərsə, əhəmiyyətli enerji itkisi baş verir və tamamilə oksidləşmiş hər bir qlükoza molekulundan 38 ATP əmələ gəlir.

Effektiv mekik üstünlük təşkil edərsə, azalmış TAD-dan elektronlar mitoxondrinin içərisində FAD-a köçürülür. Bunlar elektron nəqliyyat sisteminə zəncirdə daha uzun müddət daxil olur və azalmış FAD-ın hər molekulu üçün 2 ATP sintezi ilə nəticələnir. Bu halda, qlükozanın tam oksidləşməsi, oynaq növlərindən və iştirak edən toxumalardan asılı olaraq, mekik üstünlük təşkil edən 38 əvəzinə cəmi 36 ATP molekulu ilə nəticələnəcəkdir.

Standart şəraitdə (pH 7, 25°C-də reaktivlər və məhsullar və I M) ATP-nin ADP-yə hidrolizi 7000 -al mol verir. Bu dəyəri ADP və HPO-dan ATP sintez etmək üçün lazım olan enerji kimi istifadə edin4 2- , qlükozanın oksidləşməsi zamanı tutulan ümumi enerji ya 36 × 7000 = 252.000 kal/mol və ya 38 × 7000 = 266.000 kal/mol təşkil edə bilər. Qlükozanın havada yanması nəticəsində 686.000 kal/mol alınır. Bu əsasda, hüceyrələrdə qlükoza mübadiləsinin səmərəliliyi 37% ilə 39% arasında düşür (252/686 × 100 və 266/686 × 100).

Canlı hüceyrəsində temperatur və konsentrasiya şəraitində tutulan enerji əslində bu rəqəmlərin göstərdiyindən xeyli yüksək ola bilər. ATP-nin hidrolizi üçün sərbəst enerji dəyişikliyi reaktivlərin konsentrasiyasında böyüklükdə artır və məhsullar azalır. Fosforlaşma yerində ADP və ATP konsentrasiyası dəqiq bilinmir.

Faktiki sərbəst enerji dəyişikliyinin təxminləri hüceyrədə baş verdiyi ehtimal edilən konsentrasiyalardan asılı olaraq 9000-15.000 kal/mol arasında dəyişir. Bu rəqəmlərdən istifadə qlükozanın ümumi oksidləşməsi üçün 9000 kal/mol-da təxminən 50%-dən 15000 kal/mol-da 80%-ə qədər daha yüksək effektivlik verir.

Faktiki rəqəmin bu diapazona düşdüyü yer məlum deyil, lakin səmərəlilik, ehtimal ki, standart şərtlərdən hesablanmış 37-39%-dən yüksəkdir. Hətta 37-39% səviyyəsində, mitoxondrial enerji çevrilməsinin səmərəliliyi insan mühəndisləri tərəfindən hazırlanmış, nadir hallarda 5-10% səmərəlilik səviyyəsindən yuxarı olan əksər enerji çevrilmə sistemlərindən xeyli yüksəkdir.

Mitoxondriyada ATP sintezi:

Oksidləşdirici fosfo və şirilləşmə adlanan mitoxondrial elektron nəqli ilə ATP sintezini birləşdirən mexanizmin açılması üçün tədqiqat səyləri hazırda hüceyrə biologiyasında ən geniş və aktivdir.

Bu sahədə eksperimentlər, fərziyyələr və fərziyyələr iki sahədə cəmləşmişdir:

a. ATP sintez edən fermentin xarakteristikası və onun təsir mexanizmi, və

b. Elektron nəqlində ayrılan enerjinin ATP sintezini gücləndirmək üçün necə istifadə olunduğunu müəyyən etmək.

Bu tədqiqat sahəsi ilə bağlı eksperimentlər və ideyalar (bəzən “mitoxondriyalar” adlandırılan elm adamları tərəfindən) müasir biologiyada ən mükəmməl işlənmiş təcrübələrdəndir. Onları başa düşmək əlavə səy tələb edir, əgər çaşqın olursan, yaxşı bir şirkətdəsən. Bu sahənin qabaqcıl işçilərindən biri olan Eftaim Raker bir dəfə çıxışında belə demişdi “oksidləşdirici fosforlaşma ilə bağlı çaşqınlığı olmayan hər kəs sadəcə vəziyyəti başa düşmür.”

Mitoxondrial elektron nəqlinin ATP sintez edən fermenti:

Mitoxondrial membran fraksiyalarının çıxarılması və təmizlənməsi müəyyən edir ki, oksidləşdirici fosforlaşmada ATP sintezini kataliz edən ferment elektron daşıyıcısı molekulları ilə eyni ümumi yerdə cristae membranlara yerləşdirilir. A.E.Senior, E.Raker və başqalarının işi fermentin on və ya daha çox polipeptiddən ibarət kompleksin tərkibində olduğunu göstərdi.

Bu polipeptidlərdən bəziləri kompleksi membrana bağlamaq funksiyasını yerinə yetirir, bəziləri isə ATP sintez edən reaksiyanı birbaşa katalizləyir:

Rackerin işi bəzi şərtlərdə daxili mitoxondrial membrandan mitoxondrial matrisə uzanan görünə bilən lolipop formalı hissəcik ilə ATPase fermentinin morfoloji identifikasiyasına imkan verdi. L.L.Horstman ilə apardığı hissəciklərlə Racker's təcrübələrində mitoxondriyalar təcrid olunmuş və şüşə muncuqları olan mühitdə sonikasiya və ya silkələnmə ilə mexaniki olaraq pozulmuşdur. Bu müalicə həm xarici, həm də daxili mitoxondrial (krista) membranları qırır. Yırtılmış daxili membranlar elektron nəqli və ATP sintezi qabiliyyətinə malik qapalı veziküllərə öz-özünə bağlanır.

Daxili membran hazırlığı, mənfi boyanmadan sonra elektron mikroskopda baxılsa, tipik lolipop hissəciklərini göstərir. Racker və Horstman bu tip təcrid olunmuş membranları hidrogen bağlarını pozan karbamid kimyəvi maddəsinə məruz qoyaraq müalicə etdilər. Bu müalicədən sonra membranlar hələ də elektron daşımaq qabiliyyətinə malik idi, lakin ATP sintez edə bilmədi.

Mənfi boyanmadan sonra aparılan müayinə, membran səthlərində lolipop hissəciklərinin olmadığını göstərdi. Çıxarılan hissəciklər, əgər ayrı-ayrılıqda təmizlənərsə, ATP hidrolizinə, yəni əks istiqamətdə reaksiya verə biləcəyi aşkar edilmişdir. Beləliklə, çıxarılan hissəciklər bütöv mitoxondriyada daxili membranlarla əlaqəli ATPaz aktivliyini ehtiva edirdi. Təmizlənmiş hissəciklərin yenidən membran preparatlarına əlavə edilməsi həm lolipopları, həm də membran preparatının elektron nəqli ilə idarə olunan ATP sintezi qabiliyyətini bərpa etdi.

Daxili membran hissəciklərinin təhlili göstərir ki, ATPaz aktivliyi lolipopun sferik “headpiece”-də baş verir. Ən azı iki poli&şipeptid ehtiva edən “sap” ilə membrana bağlanan başlıq ilə ən azı beş müxtəlif polipeptid müəyyən edilə bilər. Başlıq və sapı membrana lövbər edən “bazadır, ”, adətən membrana dərin yerləşdirilmiş əlavə üç və ya dörd hidrofobik polipeptiddən ibarətdir.

Başlıq, sidik cövhəri və ya aşağı duz konsentrasiyasına məruz qalma kimi müxtəlif yumşaq müalicələrlə sapdan və bazadan asanlıqla çıxarılır ki, bu da bütöv membranlarda onun periferik bir zülal olduğunu göstərir. Lolipop strukturları mənfi rəngləmə ilə ən asan görünən hala gətirilir. Hissəciklər nazik kəsikli mitoxondriyalarda və ya dondurulmuş qırılma preparatlarında nadir hallarda müşahidə olunur. Nəticə etibarı ilə, hissəciklərin bütöv mitoxondriyada daxili membran səthlərindən uzanıb-uzamadığı və ya təcrid və ya boyanma üsulu ilə normal bir yerdən membran səthinə daha yaxın bir şəkildə çıxarıldığı müəyyən deyil.

ATP sintezini elektron nəqlinə birləşdirən mexanizm:

Sağlam mitoxondriyada ATP sintezi elektron nəqli ilə sıx bağlıdır. Elektronlar sistemdə hərəkət edərsə, ADP olmadıqda ATP sintez edilir, beləliklə ATP sintezini bloklayır, elektronlar NAD və ya FAD-dan oksigenə daşıyıcılar boyunca keçə bilməz. Birləşmə mexanizminin təbiəti uzun illərdir müzakirə olunur və hələ də çox mübahisə mövzusudur. İndi iki əsas fərziyyə ciddi şəkildə nəzərdən keçirilir.

Bunlardan biri, 1961-ci ildəki ilk bəyanatından bu günə qədər onun əsas prinsipləri bu sahədə əksər tədqiqatçılar tərəfindən qəbul edilənə qədər davamlı olaraq eksperimental dəstək qazanan Peter Mitçelin kimyosmotik fərziyyəsidir. İkinci model, ilk olaraq P.D. 1963-cü ildə Boyer, kemiosmotik fərziyyə ilə adekvat izah olunmayan bəzi detalları izah edə bildiyi üçün son zamanlarda diqqəti cəlb etdi.

Kimyosmotik hipotez:

Mitchell'in fərziyyəsi mitoxondrial ATP sintezinin birbaşa elektron nəqli ilə qurulan H + ionlarının qradiyenti ilə idarə olunduğunu təklif edir. Mitçelə görə, elektronlar NAD və ya FAD-dan oksigenə keçərkən H + ionları membranın bir tərəfinə atılır. Elektron nəqli ilə qurulan H + qradiyenti ADP və HPO-dan ATP sintezini idarə edən sərbəst enerji mənbəyi kimi çıxış edir.4 2- gradient aşağı düşdükcə. H + Gradientinin qurulması:

Kimyosmotik fərziyyənin ən son modifikasiyalarına görə H + qradiyenti ondan asılıdır ki, elektron daşıma zəncirindəki bəzi daşıyıcılar oksidləşmə və reduksiya dövrləri zamanı həm hidrogen, həm də elektron, bəziləri isə yalnız elektron daşıyır.

Mexanizmin ilk addımlarında azaldılmış NAD (NADH) iki elektronunu və bir hidrogeni FMN-ə keçir. FMN elektron cütünə əlavə olaraq hidrogenləri daşıdığından, FMNH əmələ gətirmək üçün matrisin içindəki mühitdən ikinci bir H + udulur.2. Bu daşıyıcı öz elektronlarını zəncirdəki növbəti daşıyıcı qrupa, dəmir-kükürd zülallarına ötürür. Dəmir-kükürd zülalları “saf” elektron daşıyıcıları olduğundan, FMNH tərəfindən daşınan hidrogenlər2 sərbəst buraxılırlar. Buraxılış membranlararası bölmədə baş verir və ilk iki H + ionunu qradiyətə qatır.

Növbəti addımlar Mitchellin Q dövrü adlandırdığı mexanizmdə Q koenzimini əhatə edir. Q dövrünün ilk pilləsində dəmir-kükürd zülallarının daşıdığı iki elektron hər Q molekuluna bir olmaqla iki koenzim Q molekuluna keçir. Bunlar eyni zamanda matrisdən hər biri bir H+ götürür və QH və ya yarı Quinon formasına keçir. Tam azaldılmış və ya QH getmək üçün2, hər biri bir sitoxrom b molekulundan bir elektron qəbul edən iki Q molekulunu meydana gətirir (iki sitoxrom b molekulunun daşıdığı elektronların mənbəyi) bu transfer üçün lazım olan tezliklə aydın olacaq.

Lazım olan əlavə H + ionları cütü matrisdən götürülür. Beləliklə, Q-dan QH-yə gedərkən2, iki koenzim Q molekulu matrisdən 4H udur. Q tsiklinin növbəti mərhələsində iki koenzim Q molekulu hər biri bir elektronu zəncirdəki növbəti daşıyıcılara, iki sitoxrom c molekuluna keçir. Sitokromlar təmiz elektron daşıyıcısı olduğundan, QH-dən gedən koenzim Q molekulları2 QH-yə, membranlararası bölməyə hər biri bir H + buraxın.

Hər QH molekulunun daşıdığı ikinci elektron, Mitçelə görə, iki sitoxrom b molekulunun hər birinə keçir. Bu köçürmə baş verdikdə, iki koenzim Q molekulu tam oksidləşmiş və ya Q formasına keçir və hər biri bir olmaqla, membranlararası bölməyə son H + ionlarını buraxır. Beləliklə, bir cüt elektron azaldılmış NAD-dan zəncirin bu nöqtəsinə keçdikcə cəmi 6H + matrisdən membranlararası bölməyə köçürülür.

Sitokrom c tərəfindən daşınan elektronlar daha sonra a-a vasitəsilə zəncir boyunca hərəkət edirlər$ sitokromları oksigenə çevirir. Elektron cütü oksigen molekulu tərəfindən qəbul edildiyi üçün matrisdən əlavə 2H çıxarılaraq 1/2C-yə çevrilir.2 H2O. Sitokrom b-yə keçən elektronlar başqa Q dövrünə daxil olmağa hazırdır.

Q-dan QH-ə velosiped sürərkən2 Hər bir koenzim Q molekulu beləliklə dəmir-kükürd zülalından bir elektron və sitoxrom b-dən bir elektron alır. QH-dən geriyə velosiped sürərkən2 Q-ya, hər Q koenzimi bir elektronu sitoxrom c-yə keçir və birini sitoxrom b-yə qaytarır. Q dövrü və H + ionlarını membran boyunca matrisdən xaricə keçirən Q koenziminin hərəkəti Q koenziminin nisbətən kiçik ölçüsünə və onun hidrofobik membranın daxilində həll olmasına əsaslanır.

Fərziyyə elektron nəqli ilə qurulan H + gradientinin ATP sintezini necə gücləndirdiyini izah etməyə davam edir. ATPase kompleksi iki hissədən ibarətdir, F1, matrisə baxan membran səthində yerləşir və F0, membranın içərisində yerləşir, F1 ATP sintezini və ya hidrolizini kataliz edən sahəni ehtiva edir, F0 H+ ionlarının membranın əks tərəfindən ATPase fermentinin aktiv sahəsinə yaxınlaşmasına imkan verən kanalın olması təklif edilir. Əks halda membran H + ionları üçün keçirməz hesab olunur.

Elektron nəqli ilə qurulan H + qradiyenti H + ionlarının membranlararası bölmədən F-yə xalis hərəkəti ilə nəticələnir.0, kanal, onların vasitəsilə fermentin aktiv sahəsinə yaxınlaşırlar. Membranın matris tərəfində fermentin aktiv sahəsi ADPOH və POH-ni mühitdən bağlayır, onları ionlaşmış ADPO – və PO – formalarına çevirir. Bu çevrilmə nəticəsində yaranan 2H + matrisə buraxılır. Membrandakı protonlar F0 kanal indi fermentin aktiv yerində qarşılıqlı əlaqə qurur, bir oksigeni PO-dan çıxararaq su əmələ gətirir, bu da membranın əks tərəfinə geri yayılır. Oksigenin çıxarılması ADPO – və PO –-in ADPOP-a, yəni ATP-yə çevrilməsinə səbəb olur.

ADPO – + PO – + 2H → ADPOP + H2O

ADPOH və POH-un ADPO –-ə çevrilməsi ilə 2H + matrisə buraxıldığından və PO – və 2H + H əmələ gətirmək üçün oksigenlə birləşərək qarşı tərəfdən çıxarılır.2O, ümumi təsir H +-nın membranlararası bölmədə yüksək H + konsentrasiyası olan tərəfdən matrisdəki aşağı H + konsentrasiyası tərəfinə hərəkət etməyə bərabərdir və beləliklə, qradiyenti azad edir. Nəticədə, membranlararası bölmədə H + artıq olduqda, ümumi reaksiya ATP sintezi istiqamətində getməyə meyllidir.

Mitchell Hipotezi üçün Eksperimental Dəstək:

Mitchell'in ilkin olaraq elmi ictimaiyyət tərəfindən rədd edilən kimyosmotik fərziyyəsi o qədər tam eksperimental dəstəklə qarşılaşdı ki, indi onun iki əsas fərziyyəsinin doğruluğuna heç bir şübhə yoxdur:

(1) Elektron nəqli H + ionlarının qradiyenti yaradır və

(2) H + qradiyenti ATP sintezini idarə edir.

Bu fərziyyə və bioenergetikaya dair yeni anlayışlar oksidləşdirici fosforlaşma, fotosintez və aktiv nəqliyyatda elmi təfəkkürdə inqilab etdi. Mitchell'in 1978-ci ildə Nobel mükafatı aldığı fərziyyəsi yalnız bəzi təfərrüatlarda sual altında qalır.

Elektron nəqli H + qradiyenti yaradır, mövcud dəlillər aydın şəkildə təsdiqlənir. Racker laboratoriyası göstərdi ki, qapalı veziküllər mitoxondriyadan ya sağdan kənara, ya da içəridən xaricə ayrıla bilər. ATPase lolipoplarının vesikal membranların daxili və ya xarici səthlərində daşındığını qeyd edərək, veziküllərin yan tərəflərini asanlıqla müəyyən etmək olar.

Veziküllər sağ tərəfdə, lolipoplar daxili səthdə olarsa (matrisdə uzandıqları mitoxondriyadakı vəziyyətlərinin analoqu), elektron daşınması zamanı H + ionlarını xaricə çıxarırlar. Xarici səthdə ATPase lolipopları varsa, veziküllər elektron daşınması zamanı H + ionlarını içəridə cəmləşdirir. Beləliklə, H + ionları əslində mitoxondrial membranlar vasitəsilə ATPase fermentinə qarşı tərəfə atılır, çünki elektron nəqli modeldə təklif edildiyi kimi baş verir.

H + gradientinin yaradılması və saxlanması daxili mitoxondrial membranların H + keçirməz olmasını tələb edir. Hipotezin bu hissəsi üçün eksperimental dəstək Mitchell's laboratoriyasından gəldi. Mitchell və J. Moyle mitoxondrial membranlar arasında bir pH qradiyenti qurdular və elektron nəqli və ATP sintezi olmadıqda gradienti neytrallaşdırmaq üçün H +-nın membranlar arasında diffuziya edə biləcəyi sürəti üsyan etdilər. Qeyd edilən hərəkət sürəti o qədər aşağı idi ki, daxili mitoxondrial membranlar həqiqətən H + ionları üçün əsas olaraq keçirməz hesab edilə bilər.

Elektron nəqli ilə qurulan H + gradientinin ATP sintezini idarə etdiyi fərziyyəsinin ikinci əsas müddəasına dəstək bir sıra mənbələrdən gəlir. Birincisi, mitoxondriyadan təcrid olunmuş daxili membran preparatlarında ATP sintezinin baş verməsi üçün qapalı, bütöv veziküllərin zəruri olması ilə bağlı sadə müşahidədir. Membranlar qırılarsa və ya sızdırarsa, H + gradientinin hər hansı bir ehtimalını məhv edərsə, ATP sintezi dayanır.

İkincisi, əlavə fosforlaşmanın birləşmələrinin təsirinin müşahidələrindən irəli gəlir. Bu maddələr mitoxondriyaya və ya mitoxondrial veziküllərə əlavə olunduqda elektron daşınmasını ATP sintezindən ayırır. Bağlayıcının təsiri altında elektron nəqli ATP sintezi ilə əlaqəsi olmadan davamlı olaraq işləyir.

Bir neçə istisna ilə, DNP (2, 4-dlmitrofenol) kimi bağlayıcılar, membranların H + ionlarına sızmasına səbəb olan lipiddə həll olunan maddələrdir. H + gradient FP sintezi üçün hərəkətverici qüvvəni aradan qaldırır və fosforlaşmanı dayandırır. Mitçelin fərziyyəsinə uyğundur.

Daha birbaşa sübut, tətbiq olunan pH gradientinin ATP sintezinə səbəb olduğu eksperimentlərdən gəlir. Bunların ən yaxşısı bir neçə səbəbə görə mitoxondriya əvəzinə xloroplastlardan istifadə edən A. T. Yaqenlorfun laboratoriyasında həyata keçirilmişdir. Xloroplastlarda mitoxondrial sistemə bənzər bir elektron daşıma zənciri var və xloroplastlarda ATP sintezi elektron daşınması ilə tam olaraq mitoxondriyadakı kimi birləşir.

İki orqanoiddə ATP sintezində əsas fərq elektron daşıma sistemindən keçən yüksək enerjili elektronların mənbəyindədir. Mitoxondriyada bu elektronlar xloroplastlarda oksidləşmiş yanacaq maddələrindən gəlir, onların enerjisi udulmuş işıqdan əldə edilir. İzolyasiya edilmiş xloroplastları qaranlıqda yerləşdirməklə, Jagendorf ATP sintezi üçün enerji mənbəyi kimi elektron daşınmasını aradan qaldıra bilər.

Daha sonra o, xloroplastların içərisinə nüfuz edə bilən turşu olan bir mühitə yerləşdirərək onların içərisində H + ionlarının artıqlığı yaratdı. Sonra xloroplastlar daha aşağı H + konsentrasiyasında ikinci bir mühitə köçürüldü.

İçindəki H + ionları gradientə cavab olaraq xaricə hərəkət etdikcə ATP sintez edildi. Elektron nəqli enerji mənbəyi kimi aradan qaldırıldığından, ATP sintezi birbaşa süni şəkildə yaradılmış pH qradientinə aid edilə bilər. Oxşar təcrübələr daha sonra Mitçel və onun mitoxondriya ilə işləyən əməkdaşları tərəfindən aparıldı.

Başqa bir işıqla idarə olunan sistem də H + gradientinin ATP sintezi üçün tələb olunan enerjini təmin edə biləcəyini zərif nümayiş etdirdi. V.Stoeckenius aşkar etdi ki, bir bakteriyanın plazma membranı Halobacterium halobrium-da heyvan gözlərinin tor qişasında olan vizual piqmentlərə bənzəyən piqment var.

Bakteriorhodopsin adlanan piqment sürətlə iki formadan birinə çevrilə bilər, biri 570 nm ("bənövşəyi") və digəri 412 nm ("bənövşəyi") dalğa uzunluğunda işığı udur. Bu zaman piqment bənövşəyi rəngdən ağardılmış formaya keçir, o, H + ionunu itirir, əksinə isə H + ionunu götürür.

Racker və Stoeckenius müəyyən etdi ki, təmizlənmiş rodopsin qapalı veziküllər şəklində lipid ikiqatlılarla birləşir, H + ionlarını mühitdən götürə və işığa məruz qaldıqda onları veziküllərin içərisində cəmləşdirə bilər. Əgər ATPase kompleksinin komponentlərinə hidrofobik membran zülalları, həmçinin sap və F1 zülallar, veziküllər işıqlandırıldıqda ATP sintezini idarə edə bildi.

Qapalı bir membrandan, H + qradiyenti quran bir molekuldan və ATPaz fermentindən başqa heç bir şey olmayan bu sadə sistem, H + gradientlərinin ATP sintezi üçün lazım olan enerjini təmin edə biləcəyinə dair qəti sübutlar təqdim edir.

ATPase ilə idarə olunan aktiv nəqliyyat sistemləri ilə aparılan təcrübələr də ion gradientlərinin ATP sintezi üçün enerji mənbəyi kimi xidmət edə biləcəyi fikrini açıq şəkildə dəstəkləyir. Normalda plazma membranının Na +, K + -ATPase sistemi kimi ATPase ilə idarə olunan nasoslar ATP-ni parçalayır və ion qradiyenti yaratmaq üçün ayrılan enerjidən istifadə edir.

Bununla belə, nasoslar tərsinə işləyə bilər - Süni yüksək ion qradiyentin tətbiq edilməsi nasosun enzimatik sisteminin geriyə doğru işləməsinə və ADP və qeyri-üzvi fosfatdan ATP sintezinə səbəb ola bilər. Bu təcrübələr birbaşa göstərir ki, ion qradiyentinin enerjisi ATP sintezini sürətləndirmək üçün istifadə edilə bilər.

Birlikdə götürüldükdə, kimyosmotik fərziyyəni sınaqdan keçirən müxtəlif eksperimentlər, mitoxondriyada elektron nəqlində heç bir şübhə doğurmur ki, H + qradiyenti yaradır və gradient öz növbəsində mitoxondrial ATP sintezi üçün enerji mənbəyini təmin edir.

Mitchell hipotezinin təfərrüatları ilə bağlı problemlər:

Kimyosmotik fərziyyənin əsas və əsas müddəaları eksperimentlə aydın şəkildə dəstəklənsə də, modelin müəyyən detalları mübahisəli olaraq qalır. Bunların arasında ən görkəmlisi mitoxondrial membranlar vasitəsilə H + ionlarının xaric edilməsi üçün Q dövrü mexanizmidir. Hələlik heç bir sübut bu mexanizm üçün lazım olan elektron daşıyıcılarının qeyri-adi düzülüşü və ardıcıllığını dəstəkləmir.

Digər çətinliklər Mitchell'in NAD-dan oksigenə qədər bütün zəncirdən keçən hər bir elektron cütü üçün 6H +-nın membrandan atılacağına dair fərziyyəsindən irəli gəlir. Faktiki ölçmə göstərir ki, daşıyıcı ardıcıllıqla keçən hər bir elektron üçün 6H + və ya elektron cütü üçün 12H + xaric edilə bilər.

Başqa mənada, proqnozlaşdırılandan daha yüksək nisbət tapmaq Mitchell modelinin digər, daha əsas prinsiplərini dəstəkləyir. Modelin davamlı problemlərindən biri odur ki, zəncirdən keçən hər bir elektron cütü üçün yalnız 6H + xaric edilməklə, əksər hesablamalar (Mitchell istisna olmaqla) yaradılmış H + gradientinin sintezini gücləndirmək üçün kifayət qədər yüksək olmayacağını göstərdi. bir cüt elektron NAD-dan oksigenə qədər bütün marşrutu keçdikdə əmələ gələn üç ATP molekulu.

Səviyyəni hər elektron üçün xaric edilən 4-5 H + və ya hər elektron cütü üçün 8-10 H + səviyyəsinə qədər artırmaq, tələb olunan enerjinin bütün hesablamalarını təmin etmək üçün kifayət qədər yüksək bir gradient quracaqdır. Bununla belə, bu çətinliklər nisbətən kiçikdir və Mitçellin parlaq fərziyyəsində oksidləşdirici fosforlaşmanın əsasını təşkil edən biokimyəvi mexanizmi müvəffəqiyyətlə çıxardığı faktını pozmur.

Konformasiya hipotezi:

P.D-nin konformasiya hipotezi. Boyer xüsusi maraq kəsb edir, çünki o, kimyosmotik fərziyyədə ATP sintezinin təfərrüatları üçün mümkün izahat verir. Boyer'in ideyası hazırda əzələdə güc yaratmaq üçün qəbul edilən modelə əsaslanır. Əzələdə, miyozində, ATPaz aktivliyi olan bir molekul, ATP-ni bağlayan və hidroliz etdiyi üçün onun konformasiyasını və ya qatlanma modelini dəyişir.

Konformasiya dəyişikliyi miozinin hissələrinə gərginlik gətirir və bu, molekulun bir hissəsinin fiziki hərəkəti ilə aradan qaldırılır. Hərəkət iştirak edən milyonlarla miyozin molekulu ilə çoxalır və bütün əzələnin hərəkətinə çevrilir. Əzələ sistemində buna görə də ATP-nin parçalanması gərginlik və hərəkətə səbəb hesab edilir.

Boyerin bu mexanizmin oksidləşdirici fosforlaşmaya tətbiqi zamanı bu proses əks istiqamətdə işləyir - Elektron nəqli və nəticədə H + qradiyenti mitoxondrial ATPazda konformasiya dəyişikliyinə gətirib çıxarır və molekulun strukturunda gərginlik yaradır. Bu gərginlik ATP sintezi ilə aradan qaldırılır.

Boyerin təklif etdiyi kimi konformasiya dəyişiklikləri ATP sintezində vacib ola bilər. Onlar həmçinin elektron nəqli vasitəsilə pH qradiyentinin qurulması mexanizmlərində də vacib ola bilər. Məsələn, H+-nın krista membranlarından xaric olması daşıyıcı zülallardakı konformasiya dəyişiklikləri ilə bağlı ola bilər.

Bu halda, daşıyıcı molekulun (və ya daşıyıcılar kompleksinin) reduksiya və oksidləşmə dövrü membranın bir səthində karboksil (—COON) kimi H+ daşıyıcı kimyəvi qrupunu ifşa edən konformasiya dəyişikliyinə səbəb ola bilər. Yeni mövqedə qrup daha asan ayrıla bilər ki, bu da membranın bu tərəfində H+ ifrazına səbəb olur.

Elektron nəqli və ATP-sintez sistemlərinin komponentlərinin yeri:

Elektron nəqlini və ATP sintezini həyata keçirən molekullar, mitoxondrilərin pozulmasından sonra biokimyəvi aktivliyin paylanmasından sonra aparılan təcrübələrlə kristal membranlarla müəyyən edilmişdir. Aşağı konsentrasiyada, digitonin kimi bir yuyucu vasitə daxili membrana zərər vermədən xarici mitoxondrial membranı qırır. Bundan sonra membranlar ayrıca sentrifuqa ilə təmizlənə bilər.

Xarici membranlar çıxarıldıqdan sonra elektron daşıma qabiliyyəti bütöv, qapalı veziküllər saxlandıqca kristal membranlarda qalır. Elektron nəqlinin və ATP sintezinin müxtəlif komponentlərinin hamısının matrisdə məhlulda asılmış vəziyyətdə deyil, kristal membranlarla əlaqəli olduğu aşkar edilmişdir.

Daha yeni texnikaların geniş batareyasının tətbiqi kristal membranlar içərisində bu komponentlərin yerlərini və təşkilini aşkar etməyə başladı. Bu üsulların ən məhsuldarı daxili mitoxondrial membranlardan təcrid olunmuş veziküllərdən sağa və ya içəriyə doğru istiqamətlənmişdir.

Bu veziküllər üç müxtəlif zondla sınaqdan keçirilmişdir:

(1) Elektron nəqli və ATP-sintez sistemlərinin müxtəlif komponentlərinə qarşı hazırlanmış antikorlar

(2) membranın daxili və ya xarici səthlərinə məruz qalan zülalların hissələrinə kimyəvi cəhətdən modifikasiya edən və ya radioaktiv etiketlər yapışdıran reagentlər və

(3) Elektron nəql sisteminin fərdi daşıyıcıları ilə xüsusi reaksiyaya girən elektron qəbulediciləri və ya donorları.

İstifadə olunan zondların heç biri mitoxondri] membranlarından keçə bilmir. Əsasən, zondlar daxili mitoxondrial membranların iki səthindən hansının matrisə baxan tərəfinin (M üzü) və ya membran boşluğuna baxan tərəfinin (IM üzü) molekulların açıq qalan hissələrini daşıdığını yoxlayır. 8221 zondlar tərəfindən.

Sitokrom a ilə iş yanaşmaya yaxşı bir nümunə kimi xidmət edir və nəticələr çıxarıldı. Sitokrom a-ya qarşı hazırlanmış anticisimlər mitoxondrial kristadan əldə edilən veziküllərin M üzü ilə deyil, IM üzü ilə qarşılıqlı təsir göstərir.

Polilizin, membran səthlərində məruz qalmış zülalların hissələri ilə əlaqə qura bilən reagent, sitokrom a ilə bağlanır, yalnız IM üzü açıq olan veziküllərə tətbiq olunur. Bu məlumatlara əsasən, sitoxrom a kristal membranlarda, membranın iki qatında, membranlararası boşluğa baxan yarısında asimmetrik bir yer təyin edir.

Bir neçə laboratoriyanın, xüsusən də Racker və R.A.-nın nəticələrinin birləşməsi. Capaldi aşkar edir ki, elektron daşınması və ATP sintezində fəaliyyət göstərən molekulların əksəriyyəti birtərəfli oriyentasiya olaraq sitoxromu paylaşır və iki daxili mitoxondrial membran səthindən yalnız birinə baxır. Yeganə istisna süksin turşusu dehidrogenazdır, FAD-ı protez qrup kimi daşıyan ferment, zahirən membranı əhatə edir və hər iki səthdə ifşa olunmuş hissələri vardır.

Fermentin aktiv sahəsi isə süksin turşusu ilə yalnız M üzündə reaksiya verir və aydın şəkildə bu tərəfə yönəlir. Zülalla əlaqəsi olmayan yeganə elektron daşıyıcısı olan Q koenzimini tapmaq çətin olmuşdur. Əksər təcrübələr göstərir ki, Q tamamilə membranın içərisində basdırılır. Təsadüf, məsələn, Q koenziminin xinon halqasının yalnız membranın içərisinə nüfuz edə bilən hidrofobik qruplara malik reagentlərlə reaksiya verə biləcəyini müşahidə etdi.

Elektron nəqli sisteminin komponentləri çıxarıldıqda və təmizləndikdə əldə edilən mütləq nisbətləri müqayisə etdikdə, ayrı-ayrı daşıyıcıların kristal membranlarda 1 FAD: 1 FMN: 7-10 koenzim Q: 2 sitoxrom b: I sitoxrom c nisbətlərində meydana gəldiyi məlum olur.1: 2 sitoxrom c: 2 sitoxrom x: 2 sitoxrom a3.

Bu və digər yanaşmalardan əldə edilən məlumatlar hər bir elektron daşıma sistemi üçün bir ATPase kompleksinin olduğunu göstərir. Bu nisbətlər, daşıyıcıların hər bir vahid üçün bir ATP sintez kompleksi ilə birlikdə sabit nisbətlərdə fərdi daşıyıcıları ehtiva edən vahidlərə birləşdirildiyini göstərir.

Əgər belədirsə, maraqlıdır ki, daşıyıcıların nisbətləri ayrı-ayrı daşıyıcıların elektronları tək və ya cüt şəkildə daşıması ilə heç bir əlaqəsi yoxdur. Yəni tək və cüt elektron daşıyıcıları gözlənildiyi kimi 2: 1 nisbətində mütləq mövcud deyil.

Mitoxondriyada oksidləşdirici maddələr mübadiləsinin digər komponentlərinin yeri:

Limon turşusu dövrünün fermentləri və substratlarından biri istisna olmaqla, piruvik turşunun oksidləşməsini həyata keçirən ferment kompleksi daxili mitoxondrial membranların qırılması ilə dərhal mitoxondriyanın daxili hissəsindən ayrılır. Yalnız xarici membranın çıxarılması bu amilləri azad etmir.

Buna görə də, bu fermentlər və substratlar daxili membranla əhatə olunmuş bölmədə matrisdə məhlulda hesab olunur. Tək istisna süksin turşusu dehidrogenazdır ki, bu da öz prostetik qrupu (FAD) ilə elektron daşıma sisteminin bir hissəsini təşkil edir və inteqral membran zülalı kimi kristal membranlara sıx bağlıdır.

Xarici mitoxondrial membranın fermentativ fəaliyyəti nisbətən məhduddur. Amin turşularının oksidləşməsi ilə əlaqəli bir ferment, amin oksidaz, xarici mitoxondrial membran üçün o qədər xarakterikdir ki, təcrid olunmuş preparatlarda bu membran fraksiyasını müəyyən etmək üçün marker kimi istifadə olunur. Xarici membranlarda kompleks oksidləşdirici piruvik turşu da daxil olmaqla digər fermentlər də müəyyən edilmişdir.

Oksidləşdirici fermentlərə əlavə olaraq, DNT və zülal sintezi üçün tam imkanları ehtiva edən mitoxondriyada mövcud olan ferment sistemlərinin hədsiz mürəkkəbliyini və müxtəlifliyini nəzərə alsaq, bu orqanellər, ehtimal ki, heyvan hüceyrələrində ən biokimyəvi cəhətdən mürəkkəb və qabiliyyətli strukturlardır. Bitki hüceyrələrində onlar yalnız xloroplastlarla rəqabət aparırlar, biokimyəvi fəaliyyətlərində eyni dərəcədə müxtəlifdirlər.

Həm yağlar, həm də zülallar hüceyrə yanacağı kimi xidmət edə bilər. Hüceyrə oksidləşməsinə ilkin olaraq, bu nisbətən böyük molekullar əvvəlcə daha kiçik hissələrə - yağlar qliserin və yağ turşularına, zülallar isə amin turşularına parçalanır. Daha kiçik bölmələr daha sonra əsasən mitoxondriya daxilində baş verən reaksiyalarda oksidləşir. Zülalların hidrolizindən əldə edilən fərdi amin turşuları müxtəlif yollarla oksidləşir.

Bu yollar, müəyyən amin turşusundan asılı olaraq, nəticədə ya piruvik turşu, asetil koenzim A, ya da Krebs dövrünün ara məhsulları kimi karbohidrat oksidləşməsinin əsas xəttinə daxil olan məhsullar verir. Bu giriş nöqtələrinə aparan yolların bir hissəsi olaraq amin turşuları deaminasiya olunur (-NH2 qrup çıxarılır).

Beləliklə, həm yağın, həm də zülalın parçalanması məhsulları CO-ya oksidləşmək üçün mərkəzi karbohidrat yoluna daxil olur.2 və H2O, ilk növbədə mitoxondriyada bu yolları ümumiləşdirir. Koenzim A-nın Curbs dövrünə müxtəlif yolların məhsullarını daşıyıcısı kimi oynadığı mərkəzi rol.

Hüceyrə fəaliyyəti üçün əhəmiyyətli olan bütün bu reaksiyaların son məhsulu ATP-dir. Əhəmiyyətli əlavə oksidləşdirici yollar əlavələrdə ümumiləşdirilmişdir. Əlavə karbohidrat oksidləşməsi üçün alternativ yol olan pentoza fosfat yolunu təsvir edir, bu da beş karbonlu şəkərin mənbəyi kimi xidmət edir. Mikroorqanizmlərdə (peroksizomlar və qlikoksisomlar) baş verən yağların və amin turşularının oksidləşməsinin əlavə yolları.

Mitoxondrial Fəaliyyətin Hüceyrə Mühiti ilə İnteqrasiyası:

Mitoxondrial Nəqliyyat:

Pirouzum turşusunun oksidləşməsi, yağ turşusunun dzidasiyası və Krebs dövrünün reaksiya yolları mitoxondrial matrisin daxilində yerləşir. Bu reaksiyalar üçün substratlar və ADP-ATP cütlüyü mitoxondriyada və xaricdə necə daşınır? Xarici mitoxondrial membran molekulyar çəkisi təxminən 5000-ə qədər olan əksər üzvi və qeyri-üzvi molekullara sərbəst keçir. Hər iki mitoxondrial membran H2O, O2, və CO2.

Bununla belə, matrisi əhatə edən daxili mitoxondrial membran, xüsusi daşıyıcı sistemlərlə daşınan bir qrup molekul istisna olmaqla, əksər hidrofilik maddələr üçün demək olar ki, tamamilə keçirməzdir.

Bu sistemlərin bir neçəsi LaNoue və Schoolwerth-də nəzərdən keçirilmişdir. Adenin nukleotid daşıyıcısı adlanan biri daxili mitoxondrial membrandan hər iki istiqamətdə ATP-ni ADP ilə mübadilə edir.

Başqa bir daşıyıcı mexanizm, azaldılmış NAD tərəfindən xaricdən mitoxondrinin içərisindəki NAD-a daşınan elektronları idarə edir. Digər xüsusi daşıyıcılar matrisdə yerləşən müxtəlif oksidləşdirici yolların ara məhsullarını, o cümlədən qeyri-üzvi fosfat, yağ turşusu törəmələri, piruvik turşu, müxtəlif amin turşuları və Curbs dövrünün turşularını nəql edirlər.

Müxtəlif dəlil xətləri göstərir ki, daxili membran daşıyıcıları zülallardır. Onlar daşınan molekullar və ya molekulyar qruplar üçün yüksək spesifikdir və daşınan maddələrin yüksək konsentrasiyalarında doyma nümayiş etdirir.

Bəzi daşıyıcı zülallar, o cümlədən daxili membran vasitəsilə ATP-ni ADP ilə mübadilə edən adenin nukleotid daşıyıcısı təcrid olunmuş və qismən təmizlənmişdir. Nukleotid daşıyıcı zülalının süni fosfolipid billayerlərə əlavə edilməsi məhdud ATP-ADP daşıma qabiliyyətini ikiqatlılara köçürür.

Daxili membranın nəqliyyat sistemlərinin əksəriyyəti aktivdir və beləliklə, öz funksiyaları üçün enerji tələb edir. Mitoxondriyada daşıyıcıların elektron daşınması ilə daxili membran boyunca qurulmuş H + qradiyenti ilə idarə olunduğu aydın görünür.

Elektron nəqliyyat sisteminin fəaliyyəti H + ionlarını membranlararası bölməyə çıxararaq H + gradientini təyin edir. H + ionlarının matrisə geri diffuziyası daxili membran daşıyıcıları tərəfindən qəbul edilən maddələrin daxilə daşınması ilə sıx bağlıdır.Beləliklə, bu maddələrin daşınması H+ ilə əlaqəli birgə nəqliyyat yolu ilə baş verir.

Mitoxondrial oksidləşmənin tənzimlənməsi:

Mitoxondrial oksidləşmə sürəti hüceyrə daxilində nəzarət sistemi ilə tənzimlənir. Bunlardan ən vacibi mitoxondrini əhatə edən mühitdə ADP-nin konsentrasiyasına əsaslanır. ADP konsentrasiyası artdıqca, ADP-nin ATP-yə fosforlaşması mitoxondriya daxilində başlayır. Bu fosforlaşma elektron nəqli ilə sıx bağlıdır, çünki fosforlaşma baş verir, elektronlar NAD-dan oksigenə məhdudiyyətsiz axır və nəqliyyat zəncirinin NAD ucu nisbətən oksidləşir.

NAD oksidləşdikdən sonra Krebs dövrünün substratlarını oksidləşdirən reaksiyalarda elektron qəbuledicisi kimi təkrar emal etməkdə sərbəstdir. Bu sistem Krebs dövründə oksidləşmə sürətini hüceyrədəki ADP konsentrasiyası ilə sıx əlaqələndirir.

Hüceyrə fəaliyyəti məhdud olarsa, ATP konsentrasiyası yüksək olaraq qalacaq və ADP kristal membranlarda ATP sintez edən ferment kompleksi üçün əlçatmaz olacaq. Nəticədə ATP sintezi reaksiyaları və elektron nəqli dayanacaq.

Mitchell fərziyyəsinə görə, elektron nəqlinin dayandırılması ATP sintezi ilə aradan qaldırılmayan H + qradiyentində yığılma ilə əlaqədardır. Qradiyent elektron daşıma sistemi tərəfindən kristal membranlar boyunca H +-nın daha da çıxarılmasına qarşı çıxmaq üçün kifayət qədər yüksək səviyyələrə çatana qədər tədricən qurulur. Nəticədə, Krebs dövründə elektronların daşınması və oksidləşmə dayanır.

Qlikolizə nəzarət əlavə mitoxondrial NAD-nin oksidləşmə-reduksiya dövrü vasitəsilə mitoxondrial fəaliyyətlə də əlaqələndirilə bilər. Qlikolizin davam etməsi ardıcıllıqla azalan NAD-nin yenidən oksidləşməsindən asılıdır.

NAD xidmət sistemləri vasitəsilə əlavə mitoxondrial azaldılmış NAD elektronlarını yenidən oksidləşmək və qlikolizə dönmək üçün mitoxondrinin içərisindəki NAD və ya FAD-a köçürə bilər. Elektronların mekik sistemlərindən keçməsi mitoxondrinin içərisində oksidləşmiş NAD və ya FAD-ın mövcudluğundan asılıdır.

Bu da öz növbəsində elektron daşıma sürətindən və ADP konsentrasiyasından asılıdır. Hüceyrələr böyümə, hərəkət və ətraf mühitə reaksiya daxil olmaqla, əsas fəaliyyətlərini yerinə yetirərkən, ATP ADP-yə hidroliz olunur.

ADP konsentrasiyasının artması mitoxondridə oksidləşmə sürətinin artmasına səbəb olur və ATP konsentrasiyası bərpa olunur. Beləliklə, qlikolizdən sintezə qədər bütün müxtəlif fəaliyyətlər, oksidləşdirici maddələrin zərif balanslaşdırılmış bir sistem kimi mövcuddur


Giriş seçimləri

1 il ərzində jurnala tam giriş əldə edin

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.
ƏDV daha sonra ödəniş zamanı əlavə olunacaq.
Vergi hesablanması yoxlama zamanı yekunlaşacaq.

ReadCube-da vaxt məhdud və ya tam məqaləyə giriş əldə edin.

Bütün qiymətlər NET qiymətləridir.


Materiallar və metodlar

Hüceyrə mədəniyyəti və kimyəvi maddələr

İlkin becərilmiş HUVEC (insan göbək damar endotelial) hüceyrələri Clonetics (BioWhittaker Inc, Walkersville, MD, ABŞ), P. Cuddondan (Babraham İnstitutu) kortikal astrositlər, pankreas acinar hüceyrələri Dr P. Thorn (Departament) tərəfindən lütfən təmin edilmişdir. Farmakologiya, Kembric Universiteti, Böyük Britaniya), SH-SY5Y neyroblastoma və COS-7 hüceyrələri Dr K. Anderson (Babraham İnstitutu) və PAE hüceyrələri Dr H. Roderick (Babraham İnstitutu). HeLa, SH-SY5Y, PAE və COS-7 hüceyrələri üçün hüceyrə kulturası əvvəllər təsvir edildiyi kimi aparıldı (Bootman et al., 1994).

Görüntü tədqiqatları üçün mədəniyyət mühiti (mmol l -1) olan hüceyrədənkənar mühit (EM) ilə əvəz edilmişdir: NaCl, 121 KCl, 5.4MgCl2, 0.8 CaCl2, 1.8 NaHCO3, 6,0 d -qlükoza, 5,5 Hepes, 25 pH 7,3. Bütün flüoresan boyalar Molecular Probes-dən (Oreqon, ABŞ) əldə edilmişdir.

Hüceyrələr istehsalçıların tövsiyə etdiyi protokola uyğun olaraq Effectene transfeksiya reagenti (Qiagen, Crawley, Böyük Britaniya) ilə Clontech (Palo Alto, CA, ABŞ) şirkətindən mitoxondrial hədəflənmiş DsRed1 (mito-DsRed1) ilə transfeksiya edildi.

3-D rekonstruksiya

z-mito-DsRed1-ifadə edən və tetra-metil rodamin etil efiri (TMRE) ilə yüklənmiş hüceyrələrin seriya yığınları Bio-Rad MRC1024 LSCM (Hemel Hempted, Böyük Britaniya) ilə əldə edilmişdir. Sonrakı təsvirin bərpası 'Güc sürətləndirilmiş' kor dekonvolyutsiya alqoritmindən istifadə edərək AutoDeblur (Autoquant, Nyu-York, ABŞ) deconvolution proqramı ilə əldə edilmişdir. Şəkillərin təhlili və emalı ictimai domen proqramı olan ImageJ (NIH, http://rsb.info.nih.gov/ij) ilə həyata keçirilib. Tək kanallı yerüstü təsvirlər VolumeJ plaginini (M. Abràmoff http://www.isi.uu.nl/people/michael/vr.htm) idarə edən ImageJ ilə işlənmişdir.

Şəkil 2-də təsvir olunan FRAP təcrübələri üçün perinuklear mitoxondrilərin hüceyrə sahələri (adətən 25-100 μm 2) gücləndirilmiş lazer intensivliyi ilə maraq bölgəsinə qısaca rəqəmsal yaxınlaşma yolu ilə Bio-Rad MRC1024 LSCM ilə ağardılmışdır. Ağartma proseduru ağardılan bölgənin flüoresans intensivliyi sıfıra çatana qədər davam etdirildi. Bu, adətən 5-15 saniyə çəkirdi.

Mitoxondrial lümenal davamlılığın FRAP təhlili. (Ai-iv) HeLa hüceyrəsindəki DsRed1 flüoresansı perinuklear aqreqasiyada mitoxondriyanın kiçik bir sahəsini fotoağartmadan əvvəl və 10 s, 20 dəqiqə və 60 dəqiqə sonra (ağ qutu ilə qeyd olunur). (Av) Fotoağardıcıdan 60 dəqiqə sonra hüceyrələrə 5 dəqiqə ərzində 1 μmol 1 -1 TMRE əlavə edildi. Av-da DsRed1 flüoresansını bərpa edə bilməyən mitoxondriyalar TMRE ilə boyandı ki, bu da onların funksional bütövlüyünün lazer şüalanması zamanı pozulmadığını göstərir. Qeyd edək ki, reaktiv oksigen növlərinin (ROS) istehsalının və keçiriciliyə keçid məsamələrinin (PTP) açılmasının qarşısını almaq üçün Ai-iv ilə müqayisədə Av-da lazer intensivliyi 33% azalıb. Təfərrüatlar üçün mətnə ​​baxın. (Bi-v) Kortikal astrositdə DsRed1 flüoresansı Bi-də ağ qutu ilə qeyd olunan ərazini fotoağartmadan əvvəl və 10 s, 20 dəq və 60 dəqiqə sonra. (Bii–v) Genişlənmiş miqyasda A-da qırıq xətt ilə məhdudlaşan hüceyrənin bölgəsi. Tərəzi çubuqları, 5 μm.

Mitoxondrial lümenal davamlılığın FRAP təhlili. (Ai-iv) HeLa hüceyrəsindəki DsRed1 flüoresansı perinuklear aqreqasiyada mitoxondriyanın kiçik bir sahəsini fotoağartmadan əvvəl və 10 s, 20 dəqiqə və 60 dəqiqə sonra (ağ qutu ilə qeyd olunur). (Av) Fotoağardıcıdan 60 dəqiqə sonra hüceyrələrə 5 dəqiqə ərzində 1 μmol 1 -1 TMRE əlavə edildi. Av-da DsRed1 flüoresansını bərpa edə bilməyən mitoxondriyalar TMRE ilə boyandı ki, bu da onların funksional bütövlüyünün lazer şüalanması zamanı pozulmadığını göstərir. Qeyd edək ki, reaktiv oksigen növlərinin (ROS) istehsalının və keçiriciliyə keçid məsamələrinin (PTP) açılmasının qarşısını almaq üçün Ai-iv ilə müqayisədə Av-da lazer intensivliyi 33% azalıb. Təfərrüatlar üçün mətnə ​​baxın. (Bi-v) Kortikal astrositdə DsRed1 flüoresansı Bi-də ağ qutu ilə qeyd olunan sahəni fotoağartmadan əvvəl və 10 s, 20 dəq və 60 dəqiqə sonra. (Bii–v) Genişlənmiş miqyasda A-da qırıq xətt ilə məhdudlaşan hüceyrənin bölgəsi. Tərəzi çubuqları, 5 μm.


  1. Mitoxondriyanın kəşfinə dair müddətli iş
  2. Mitoxondriyanın mənşəyi üzrə müddətli sənəd
  3. Mitoxondrilərin paylanması üzrə müddətli iş
  4. Mitoxondriyanın plastikliyinə dair müddətli sənəd
  5. Mitoxondriyanın morfologiyasına dair müddətli iş
  6. Mitoxondriyanın strukturu üzrə müddətli iş
  7. Sarısı əmələ gəlməsində mitoxondriyanın roluna dair müddətli iş
  8. Mitoxondrial Kristae üzrə müddətli iş
  9. Mitoxondrial hissəciklər üzrə kurs işi
  10. Mitoxondrilərin İzolyasiyası üzrə Müddətli İş
  11. Sub-Mitoxondrial Komponentlərin İzolyasiyası üzrə Müddət İşi
  12. Mitoxondrial matriks üzrə kurs işi
  13. Mitoxondriyanın biokimyasına dair müddətli iş

Dövr işi №1. Mitoxondriyanın kəşfi :

Mitoxondriya oksigendən istifadə edə bilən bütün eukaryotik hüceyrələrdə olur. Beləliklə, onlar aerobik şəkildə böyüyən mayalarda, protozoalarda və ali bitki və heyvanların demək olar ki, hər bir hüceyrəsində olur. Bu mühüm orqanoidlər bir əsrdən artıqdır intensiv şəkildə tədqiq edilir, lakin yalnız son bir neçə ildə onların əslində necə fəaliyyət göstərdiyini anlamağa başlamışıq. Və təbii ki, indi də bütün suallara cavab verilməyib.

Ola bilsin ki, mitoxondrilərin ilk təsviri 1857-ci ildə onları əzələlərin “sarkosomları” kimi təsvir edən A. Kolliker tərəfindən edilib. Çox sonra o, əzələ mitoxondrilərinin ayrı-ayrı varlıqlar olduğunu və hüceyrənin digər hissələri ilə birbaşa bağlı olmadığını göstərə bildi. Bununla belə, yalnız XIX əsrin son illərində Altman tərəfindən müvafiq boyanma prosedurlarının tətbiqindən sonra mitoxondrial paylanmanın ətraflı təsvirini vermək mümkün olmuşdur.

Bu cür tədqiqatlardan Altmann belə nəticəyə gəldi ki, mitoxondrilər ev sahibi hüceyrənin sitoplazmasında yaşayan avtonom orqanizmlərdir. Bir çoxları bu nəzəriyyəyə şübhə ilə yanaşırdılar və onların hüceyrənin özünün ayrılmaz hissələri olduğuna dair müasir anlayışa inanırdılar. Buna baxmayaraq, mitoxondrilərin, əslində, bir vaxtlar daha yüksək hüceyrələrdə simbiotik olaraq yaşayan bakteriyaların yüksək fırlanan nəsilləri olduğuna dair bir şübhə var.

Bu orqanoidlərin funksiyası bu əsrin ilk onilliklərində çox müzakirə edildi. 1912-ci ildə B.F.Kinqsberi onların hüceyrə tənəffüsünün, yəni oksigenin istifadə olunduğu yerlərin ola biləcəyini təklif etdi.

Əlbəttə ki, o, tamamilə haqlı idi, baxmayaraq ki, birbaşa sübut, ilk növbədə Corc Palade və onun Rokfeller Universitetindəki əməkdaşları tərəfindən hüceyrə komponentlərinin təcrid olunmasının təkmilləşdirilmiş üsullarının inkişafını gözləməli idi. 1950-ci ilə qədər məlum oldu ki, mitoxondriya təkcə hüceyrə tənəffüsünün yerləri deyil, həm də aerob heyvan hüceyrələrində ATP istehsalının əsas mənbəyidir.

Kurs işi № 2. OMitoxondriyanın mənşəyi:

Mitoxondrilərin əmələ gəlməsi prosesi haqqında anlayışımız hələ də tam deyil.

Lehninqer mitoxondrilərin genezinin mümkün yollarının müxtəlif nəzəriyyələrini üç əsas qrupa təsnif etdi:

(1) Hüceyrənin digər membran quruluşlarından əmələ gəlməsi,

(2) Əvvəlcədən mövcud olan mitoxondrilərin böyüməsi və bölünməsi.

(3) Submikroskopik prekursorlardan de novo sintez.

(1) Hüceyrədəki digər membran strukturlarından əmələ gəlmə:

Plazma membranı, endoplazmatik retikulum, nüvə zərfi və Qolji kompleksi də daxil olmaqla bir sıra hüceyrə membranları üçün əvvəlcədən mövcud olan hüceyrə strukturlarından “çimdiklə” və ya qönçələnmə yolu ilə mitoxondrilərin əmələ gəlməsi təklif edilmişdir. Lakin biokimyəvi məlumatların olmadığı halda belə dəlillərin dəstəklənməsi tam qəti ola bilməz.

Problemin bir hissəsi, şübhəsiz ki, hüceyrə üzvlərinin və şiranların quruluşu və tərkibi və bütövlükdə şiranlar arasındakı fərqlər haqqında fraqmentli biliklərimizdədir. Həqiqətən də mitoxondrial membran və endoplazmatik retikulum arasında ədəbiyyatda müzakirə edilən oxşarlıqlar, ehtimal ki, mitoxondrilərin sitoplazmanın daxili membranla əhatə olunmuş boşluğa itələyərək, sonra "çimdikcə" qopub ayrıldığı zaman əmələ gəldiyi fikrinə ağırlıq verə bilər. davamlı sistem.

(2) Əvvəlcədən Mövcud Mitoxondriyanın Böyüməsi və Bölünməsi:

Elektron mikroskopik dəlil mitokondrial bölünmənin parçalanma ilə çox olmasına baxmayaraq, artefakt istehsal təhlükəsini qiymətləndirmək çətin olsa da, emal zamanı test materialının üzərinə gətirilən sərt kimyəvi və fiziki agentlər səbəbiylə çox realdır. Mitoxondrilərin parçalanma ilə əlaqəli və ya olmayan in vivo formada həddindən artıq dəyişikliklərə məruz qalma qabiliyyəti ilə şərh asanlaşmır.

Xüsusilə sürətlə inhisarlaşan toxumada dar membran körpüləri ilə bir-birinə bağlı olan mitoxondriyalar haqqında çoxsaylı məlumatlar var və belə rəqəmlərin parçalanmanın erkən mərhələsində mitoxondriləri təmsil edə biləcəyi düşünülür.

Stempak (1967) siçovul qaraciyərinin ardıcıl hissələrini müşahidə edərək göstərə bildi ki, “lal zəng” formalı mitoxondriyalar kubokvari cisimlərin bölmələri ola bilər. Bu cür cisimlər qıjının sürətlə böyüyən toxumalarında da müşahidə edilmişdir və bölünmənin başlanğıc mərhələlərini təmsil edə bilər.

Erkən mərhələ, mitoxondrial bölünmə, mitoxondrial məzmunun iki və ya daha çox bölməyə ayrılmasını əhatə edə bilər. Daxili “bölmələrə” olan mitoxondrilərin olması bir neçə hüceyrə tipində formalaşmışdır, baxmayaraq ki, onların mitoxondrial birləşmənin təzahürləri olma ehtimalı asanlıqla istisna edilmir.

Lafontaine və Allard siçovul qaraciyərinin mitoxondriyasının elektron mikroqrafiklərini təqdim etdilər ki, bu da daxili membran kompleksini iki kütləyə bölən arakəsmələr kimi görünən şeyləri nümayiş etdirir, hamısı davamlı xarici membranla əhatə olunur.

Tandler və başqaları. riboflavin çatışmazlığından sağalmaqda olan qaraciyərdə mitoxondrilərin bölünməsini nümayiş etdirdi.

(3) De Novo sintezi:

Mitoxondriyanın de-novo sintezi ehtimalı əsrin əvvəllərində, elektronun daha böyük həlledici gücündən istifadə edərək, santrifüj vasitəsilə mitoxondriyadan azad edilmiş dəniz kirpisinin yumurta sitoplazmasından sürfələri olan mitoxondriyaların inkişaf etdiyi görülən zaman eksperimentlərlə ortaya çıxdı. mikroskopla, sonradan göstərildi ki, yumurtanın sentrifuqalanması ilə mitoxondriyanın yerindən çıxarılması mümkün deyil.

Çox güman ki, mitoxondriya yumurta hüceyrəsinin "mərkəzaltı ucunda" mövcud idi və bu mitoxondriyalar sonrakı mitoxondrial istehsalda prekursor rolunu oynaya bilərdi. Müxtəlif növ hüceyrələrin sitoplazmasında mitoxondrilərin əmələ gəlməsi ilə bağlı bir sıra fikirlər təsvir edilmişdir. Lakin sübutları mitoxondriyanın təkrarlana biləcəyi məhdud sayda aydın kəsilmiş metodlardan birinə və ya digərinə uyğunlaşdırmaq üçün qruplaşdırmaq bəlkə də ağılsızlıqdır.

Faktiki vəziyyət çox güman ki, mürəkkəbdir və ola bilər ki, müxtəlif təkrarlanma üsulları müxtəlif toxumalarda və inkişafın müxtəlif mərhələlərində baş verir. Nüvə membranı ətrafında inkişaf etməkdə olan embrion konsentrasiyasında membran strukturlarından əmələ gələn erkən mitoxondriyanın bir neçə filadan olan embrion toxumalarında qeyd edildiyini və bu membrandan mitoxo&shindriyanın əmələ gəlməsinin sonrakı mitokondri üçün vacib olan nüvə genetik məlumatının ötürülməsini nəzərdə tutduğunu təsəvvür etmək olar. böyümə və bölmə ilə çoxalma.

Mitoxondriyaların çoxalması daha sonra, mitoxondriya kritik mərhələyə çatdıqda, parçalanma ilə bölünməklə, böyük əvvəlcədən hazırlanmış molekulların birləşməsi və molekulların birləşməsi ilə davam edə bilər.

Mitoxondriyanın prokaryotik mənşəyi:

Mitoxondrilərin böyüyə, bölünə və mutasiyaya qadir olması faktı, mitoxondrilərin öz ev sahibi ilə yarandığına dair uzun müddətdir mövcud olan fikri dəstəkləyir. Bakteriyalar mitoxondriləri və mavi yaşıl yosunları, xloroplastları meydana gətirəcəkdi.

Mitoxondriya və bakteriyalar arasında çoxlu homologiyalar var. Bakteriyalarda elektron daşıma sistemi mitoxondriyanın daxili membranı ilə müqayisə oluna bilən plazma membranında lokallaşdırılmışdır. Bəzi bakteriyaların hətta plazma membranından uzanan membran proyeksiyaları var ki, bunlar mitoxondrial zirvələrlə müqayisə oluna bilər, çünki hər ikisi tənəffüs zəncirini ehtiva edir.

Daxili membran və matris, hüceyrə mənşəli membranın (ER) içərisinə daxil ola biləcək orijinal simbionu təmsil edə bilər. Əlavə mitoxondrial DNT dairəvidir, bakteriyalarınki kimi təkrarlanır və bölünür. Ribosomlara da rast gəlinir, lakin onlar bakteriyadan daha kiçikdir. Mitoxondriya və bakteriyalarda zülal sintezi xloramp və şhenikol tərəfindən inhibə edilir.

Bu oxşarlıqlardan asanlıqla mitoxondriyanın müstəqil, ehtimal ki, aerob orqanizmin bütün atributlarına malik olan qədim prokaryotdan təkamülləşdiyini təsəvvür etmək olar.

Lakin uzun müddət ərzində uyğunlaşma ilə əsas və asılı simbiona çevrildi, hüceyrə ilə eyni şəxsiyyətini itirdi və əksinə, ev sahibi hüceyrə bəzi funksiyalarını itirərək onu indi endosimbiontdan və ya mitoxondridən əldə etdi. Nəticədə hər ikisi bir-birinə məcburi simbion oldular.

Mitoxondriya və plastidlərin mənşəyi ilə bağlı bu simbiont fərziyyə geniş populyarlıq qazandı, lakin bütün bioloqlar bunu mütləq qəbul etmirlər. Raff və Maler belə nəticəyə gəldilər “isə simbiotik nəzəriyyə ola bilər estetik cəhətdən xoşdur, cəlbedici deyil.”

Onlar bir çox dəlillər təqdim etdilər və mitoxondrilərin plazma membranından daxilə hopması, hansısa şəkildə xarici membranın alınması və təkamülün baş verdiyi protoeukariotun DNT-sindən əlavə olaraq DNT genoforunun alınması ilə yarandığını irəli sürdülər. mitoxondri meydana gəldi. Borst bir epizon nəzəriyyəsini irəli sürdü və ehtimal etdi ki, mitoxondrinin DNT-si tənəffüs zəncirini ehtiva edən membranda xəritələnmək üçün bir növ gücləndirmə yolu ilə "nüvə" DNT-ni tərk edib.

Dövr işi № 3. Mitoxondrilərin paylanması:

Adətən mitoxondriyalar sitoplazmada bərabər paylanır. Bununla belə, onlar müəyyən bölgələrdə lokallaşdırıla bilər. Böyrəyin proksimal bükülmüş borularında onlar hüceyrənin bazal bölgəsində, böyrək kapilyarlarının qarşısında yerləşirlər. Skelet əzələlərində miyofibrillər arasında yerləşirlər.

Həşəratların uçuş əzələsində hər bir fibrillə bir neçə böyük mitoxondriya təmasda olur. Ürək əzələsində mitoxondriyalar miofibrillər arasında yarıqlarda yerləşir, çoxlu lipid damcıları mitoxondriyalarla əlaqələndirilir. Bir çox spermada mitoxondriya quyruğun orta hissəsində, aril filamentini əhatə edən bir və ya iki strukturda birləşir. Sütunvari və ya prizmatik hüceyrələrdə onlar hüceyrənin uzun oxuna paralel olaraq yönəldilmişdir. Leykositlərdə onlar radial şəkildə düzülür.

Hüceyrə daxilində mitoxondrilərin düzülüşü:

Mitoxondriya tez-tez ya istehsal etdikləri ATP-dən istifadə edən, ya da mitoxondriləri oksidləşə bilən substratlarla təmin edən strukturlarla sıx əlaqədə olur. Bu cür tənzimləmələrin iki parlaq nümunəsi təqdim olunur. Birində əzələ daralması zamanı ATP-dən istifadə edən fibrillərə bitişik düzülmüş əzələ hüceyrəsi mitoxondriyaları görünür.

Digərində, mitoxondrial oksidləşmə üçün təyin edilmiş yağ turşularını ehtiva edən bir lipid damlacığını əhatə edən bir mitoxondri təsvir edilmişdir. Nazik kəsikli elektron mikroqraflarda mitoxondriyalar adətən uzunluğu bir neçə mikropeter və eni 0,5-1,0 mkm olan ellipsoid və ya oval profillər şəklində görünür.

Ellipsoid profilinin geniş yayılması itirilmiş mitoxondriyaların kolbasa şəklində olduğuna və tipik hüceyrələrdə bir neçə yüzdən bir neçə minə qədər belə strukturların olduğu inancına səbəb oldu, lakin bu ümumi fikir pərəstişkarları-Peter tərəfindən etiraz edildi.

Hoffman və Charlotte Avers, şərq hüceyrələri üzərində apardıqları iş bir neçə fərdi nazik kəsikli mikroqrafların tədqiqindən bütöv hüceyrələrdəki mitoxondrilərin üçölçülü formasının müəyyən edilə bilməyəcəyini ortaya qoydu. Bütün maya hüceyrəsinin bir ucundan digər ucuna incə kəsilməsi nəticəsində əldə edilən ardıcıl mikroqrafik seriyaları araşdırdıqdan sonra, bu tədqiqatçılar ayrı-ayrı bölmələrdə müşahidə edilən bütün mitoxondri profillərini birləşdirərək maya mitoxondriyasının üç ölçülü modelini qura bildilər.

Digər təəccüblü nəticə o idi ki, ayrı-ayrı nazik kəsiklərdə müşahidə edilən ellipsoid profillərinin hamısının tək böyük, geniş şaxələnmiş mitoxondriya vasitəsilə kəsişmələrdən əldə edildiyi aşkar edildi. Bu eksperimental yanaşma digər eukaryotik hüceyrələrə tətbiq edildikdə, bir daha aşkar edildi ki, nazik kəsikli mikroqraflarda görünən bir çox mitoxondrial profillər daha böyük, bir-biri ilə əlaqəli mitoxondrial sistemlərin hissələrini təmsil edir.Bu cür nəticələr hüceyrə başına mitoxondrilərin sayının bir dəfə inanıldığından xeyli az olduğunu göstərir.

Mitoxondriyaların böyük bir-biri ilə əlaqəli sistemlər meydana gətirdiyi qənaəti canlı hüceyrələrin faza kontrastlı mikroskopiyası ilə daha da dəstəklənir, burada bölmə problemi aradan qaldırılır. Bu böyük, şaxələnmiş mitoxondrilərin bir-birinə bağlı seqmentləri bir axın vəziyyətində göründüyündən, davamlı olaraq bir-biri ilə sıxışaraq və yenidən birləşərək, hüceyrə başına mitoxondriyaların “sayı” anlayışı əslində mənasız ola bilər.

İzolyasiya edilmiş subhüceyrə fraksiyalarında mitoxondriya nisbətən vahid ölçülü kiçik ayrı strukturlar görünür. Bununla belə, çox güman ki, belə fərdi “mitoxondriyalar” homogenləşmə zamanı budaqlanmış, bir-birinə bağlı mitoxondrial şəbəkənin pozulması nəticəsində yaranan artefaktlardır. Bu tip membranın yenidən qurulması endoplazmatik retikulum membranlarının subcellula fraksiyaları zamanı mikrosomal veziküllərə parçalanmasına səbəb olan parçalanma prosesinə bənzəyir.

4-cü kurs işi. Mitoxondriya:

Lewis və Lewis belə nəticəyə gəldilər ki, mitoxondriyalar sitoplazmada daim hərəkət edən və formasını dəyişən son dərəcə dəyişkən cisimlərdir. Mitoxondrilərin müəyyən növləri yoxdur, çünki hər hansı bir növ digərinə keçə bilər.

Onlar sitoplazmada yaranır və hüceyrə fəaliyyəti ilə istifadə olunur. Forma on dəqiqə ərzində on beş-iyirmi dəfə dəyişə bilər, istilik, hipotonik və hipotonik mühit və ya turşular, yağ həllediciləri, kalium permanqanat və osmotik dəyişikliklərlə dəyişdirilə bilər. Frederik, Littre, Tobioka və Bizels çox sayda kimyəvi və fiziki agentin mitoxondrial davranışa təsirini tədqiq etdilər. Bəzi materiallar, məsələn, yuyucu vasitələr, homogenatlardan təcrid olunmuş mitoxondrilərdə olduğu kimi in vivo da müəyyən təsir göstərir.

Kurs işi № 5. MMitoxondriyanın orfologiyası:

Forma dəyişkəndir, lakin hüceyrə və ya toxuma növü üçün xarakterikdir, bu da ətraf mühitdən və ya fizioloji şəraitdən asılıdır. Ümumiyyətlə, onlar filamentli və ya dənəvərdirlər. Onlar bir ucu şişərək gürz şəklində ola bilər və ya çadır-raket formasını almaq üçün bir ucunu oyaraq çıxara bilər. Onlar mərkəzi şəffaf zonanın görünüşü ilə vezikulyar ola bilər. Çubuqşəkilli mitoxondriyalar da müşahidə olunur.

Mitoxondrilərin ölçüsü də dəyişir. Hüceyrələrin əksəriyyətində eni nisbətən sabitdir, təxminən 0,5μ, lakin uzunluq dəyişir və bəzən maksimum 7μ-ə çatır. Hüceyrənin ölçüsü hüceyrənin funksional mərhələsindən də asılıdır. Çox nazik mitoxondrilər, təxminən 0,2μ və ya qalın çubuqlar 2μ də görünür.

Sabit mitoxondriyanın ölçüsü və forması fiksatorun osmotik təzyiqi və pH ilə müəyyən edilir. Turşuda pH mitoxondriyaları parçalanır və vezikulyar olur. Siçovulların qaraciyərində olan mitoxondriyalar məməlilərin ekzokrin mədəaltı vəzilərində adətən 3,3μ uzunluğunda, təxminən 10μ uzunluğunda və Amfibiyaların oositlərində isə təxminən 20-40μ uzunluqda olurlar.

Tənəffüs fermentlərinin plazma membranında yerləşdiyi bakteriyalar istisna olmaqla, mitoxondriyalar bütün aerob tənəffüs hüceyrələrinin sitoplazmasında olur. Hüceyrənin mitoxondri tərkibini müəyyən etmək çətindir, lakin ümumiyyətlə, hüceyrə növünə və funksional mərhələsinə görə dəyişir. Təxmin edilir ki, qaraciyərdə mitoxondriya hüceyrənin ümumi protein tərkibinin 30-35 faizini, böyrəyin isə 20 faizini təşkil edir.

Limfoid toxumada dəyər xeyli aşağıdır. Siçan qaraciyər homogenatlarında təzə toxumanın hər qramında təxminən 8,7 × 10 10 mitoxondriya var. Normal bir qaraciyər hüceyrəsində təxminən 1000-1600 mitoxondriya var, lakin bu say regenerasiya zamanı və həmçinin xərçəngli toxumada azalır.

Bu son müşahidə xərçəngdə anaerob qlikoliz artımını müşayiət edən oksidləşmənin azalması ilə bağlı ola bilər. Digər maraqlı tapıntı isə tiroid hormonu olan tiroksin təkrar tətbiq edildikdən sonra əzələdə mitoxondrilərin sayında artım olmasıdır. İnsan hipertiroidizmində mitoxondrilərin sayının artması da aşkar edilmişdir. Beləliklə, metabolik aktivliyi yüksək olan hüceyrələrdə çox sayda mitoxondriya, aşağı metabolik aktivliyə malik hüceyrələrdə isə daha az olur.

Böyük dəniz kirpisinin yumurtalarında 13000-14000, böyrək borularında isə 300-400 ədəd olur. Spermada 20-24 mitoxondriya, bəzi oositlərdə isə təxminən 300.000 mitoxondriya var. Xaos protozoonunda təxminən 500.000 mitoxondriya var. Bəzi yosun hüceyrələrində yalnız bir mitoxondri var.

Kurs işi № 6. SMitoxondriyanın quruluşu:

Tipik bir mitoxondri, orta diametri təxminən 0,5μ olan kolbasa şəklindədir. Osmium tərkibli mayedə düzgün şəkildə sabitləndikdə və elektron mikroskop altında tədqiq edildikdə, bitki və heyvan mitoxondriyaları arasında demək olar ki, heç bir fərq olmadığını göstərir. Hər iki halda da mitoxondri iki membranla, xarici membran və daxili membranla bağlanır.

İki membran arasındakı boşluğa xarici kamera və ya daxili membran boşluğu deyilir. O, sulu maye ilə doldurulur və eni 40-70 Å-dir. Daxili kamera ilə məhdudlaşan boşluğa daxili kamera və ya daxili membran boşluğu deyilir. Daxili membran boşluğu sıx qranullar (300-500 Å), ribosomlar və mitoxondriyalar olan DNT-dən ibarət matrislə doldurulur. Qranullar həll olunmayan qeyri-üzvi duzlardan ibarətdir və Mg++ və Ca++ kimi ikivalentli ionların bağlanma yerləri olduğuna inanılır.

Bəzi hallarda onların tərkibində şəkərin polimerləri olduğu görünür. Daxili membranın matris tərəfinə baxan tərəfi M tərəfi, xarici kameraya baxan tərəfi isə C tərəfi adlanır. Mitoxondrilərdə iki-altı dairəvi DNT molekulu müəyyən edilmişdir. Bu üzüklər ya açıq, ya da bükülmüş konfiqurasiyada ola bilər. Onlar matrisdə sərbəst ola bilər və ya membrana yapışdırıla bilər. Krebs dövrünün fermentləri matrisdə yerləşir.

Daxili membran daxili kameraya çıxan cristae mitochondriales adlanan bir sıra qıvrımlara atılır. Kristaların boşluğuna kristalararası boşluq deyilir və membranlararası boşluqla davamlıdır.

Dövr işi № 7. Sarısı əmələ gəlməsində mitoxondriyanın rolu:

Çoxlu araşdırmalar aparılmışdır ki, onların hesabında mitoxondriyaların inkişaf etməkdə olan yumurta hüceyrəsində sarının əmələ gəlməsinə köməklik etdiyi göstərilir. Bu sahədə ilk araşdırma Loyez tərəfindən, ən son isə yəqin ki, M.D.L. Srivastava, işıq mikroskopunun köməyi ilə. Təqdim olunan dəlillər mitoxondriyanın və erkən zülal sarısının topoqrafik və ölçü əlaqəsindən və boyanma reaksiyalarından asılıdır.

Müasir sitologiyada elektron mikroskopun tədqiqi ilə yeni dövr başlamışdır və sarının əmələ gəlməsinin öyrənilməsi elektron mikroskopdan kənarda qalmır. Elektron mikroskopun köməyi ilə Farvard və Karasso belə qənaətə gəlirlər ki, Planorbis coneus yumurtasında mitoxondriya sarı qranula çevrilir.

Mitoxondrilərdə müşahidə etdikləri əsas struktur dəyişiklikləri aşağıdakılardır:

(i) Kristalar bir neçə membranda qeyri-mütəşəkkil olur, tamamilə düşməzdən əvvəl xarici membrana konsentrik qalır.

(ii) Matrisdə bir neçə dəqiqəlik qranullar peyda oldu ki, onlar əvvəlcə səpələniblər, lakin sonda müntəzəm şəkildə kütləvi şəkildə yığılıblar.

Hüceyrə bölünməsi və supermiogenez zamanı:

Erkən sitoloqlar Benda, Dueberg və Meves mitoxondrilərin də sitoplazmatik bölünmə zamanı bərabər bölündüyü və bəlkə də irsiyyətdə rol oynadığı qənaətində idilər.

Wilson, ata və ana xondrisomları arasında birləşmənin ən kiçik bir sübutunun olmadığını şərh etdi. Frederik hüceyrə bölünməsi zamanı mitoxondriyada baş verən müxtəlif dəyişiklikləri qısa şəkildə ümumiləşdirmişdir. Birinci fazada mitoxondrial materialın ümumi həcminin azalması müşahidə olunur, tədricən onun hərəkəti dayanır, aydın incəlmə, kiçik sferalara parçalanma, optik sıxlığın itirilməsi və nəhayət sitoplazmaya assimilyasiya baş verir.

İkinci mərhələdə, hüceyrə ikiyə bölündükdə, dəyişdirilmiş mitoxondriyalar passiv şəkildə qız hüceyrələrə ayrılır. Üçüncü mərhələdə sitoplazmada assimilyasiya olunmuş elementlərin əlavə edilməsi ilə dəyişdirilmiş mitoxondriyalar yenidən qurulur. Wilson aşkar etdi ki, Opisthacanthusda spermatogenez zamanı mitoxondriyaların sayı tədricən azalır.

Pollister Gerrisdə mitoxondrilərin özlərini yaxşı müəyyən edilmiş halqa halına saldığını, lakin birləşmədən bəhs edir. Müasir mikroskopik tədqiqatlar mitoz zamanı mitoxondrial bölünmə ilə bağlı qəti nəticələr verir. Pyne quşların adrenal korteksində mitoxondrilərin tez-tez cütlər şəklində göründüyünü qeyd etdi. Bu, birləşmənin deyil, bölünmənin baş verdiyini göstərirdi.

Spermatidlərin spermatozoaya çevrilməsində çoxlu mitoxondrial dəyişikliklər müşahidə olunur. Franzen bilavasitə suda tökülən spermalarda mitoxondrilərin ümumiyyətlə sperma başının altında dörd və ya beş kürə şəklində olduğunu, özlü mühitdə boşaldılan spermalarda isə bu kürələrin filamentli mitoxondriya kimi iki uzunsov lentə çevrildiyini müşahidə etdi. .

Bəzən bunlar ‘nebenkern sferalarına’ çevrilir və mitoxondriyal qabığı əmələ gətirmək üçün eksenel filamentin ətrafında uzana və bükülə bilər. Yasuzumi Drosophilla spermatidlərinin içərisində elektron qeyri-şəffaf bir cisim tapdı.

Dövr işi № 8. Mitoxondrial Krista:

Dırnaqların məkanı və düzülüşü dəyişkəndir və aşağıdakı növlərdə ola bilər:

(i) Neyronlarda və zolaqlı əzələ hüceyrələrində olduğu kimi mitoxondriyanın uzun oxuna paralel.

(ii) Müəyyən spermatidlərin matrisində olduğu kimi konsentrik şəkildə düzülmüşdür.

(iii) Amoebadakı kimi villi əmələ gətirmək üçün bir-birinə bağlanır.

(iv) paratiroid vəzi və W.B.C. hüceyrələrində olduğu kimi bir-biri ilə əlaqəli kameralar şəbəkəsini meydana gətirən veziküllər şəklində olan Kristae. insanın.

(v) Böyrəküstü vəzinin hüceyrələrində olduğu kimi boru şəklində, lakin mitoxondrial oxa perpendikulyar düzülür.

(vi) həşəratların böyrək hüceyrələrində və qaraciyər hüceyrələrində olduğu kimi təsadüfi şəkildə yayılır.

(vii) Cristae çox kiçik və Opossumun interstisial hüceyrələrində olduğu kimi nizamsızdır.

(viii) Nadir hallarda mitoxondri divarı hamar olur, heç bir kristal yoxdur. Mitoxondriyadakı kristalların sayı və ölçüsü onun effektivliyinə birbaşa təsir göstərir. Kristalar nə qədər böyük və böyükdürsə, oksidləşmə reaksiyasının sürəti bir o qədər yüksəkdir.

(ix) Mitoxondriyanın uzun oxuna perpendikulyar.

Dövr işi № 9. Mitoxondrial hissəciklər:

Xarici membrana qədər olan xarici səth və daxili membranın daxili səthi minlərlə kiçik hissəciklərlə örtülməli idi. Xarici qişada olanlar az saplı olduqları üçün Parson subunitləri adlanırdı. Mitoxondridə 10.000-dən 100.000-ə qədər hissəcik ola bilər.

Saplı daxili membran hissəcikləri Fernandes-Moran, Elementar hissəciklər, F alt bölmələri adlanırdı.1 hissəciklər və ya oksiosomlar və ya ETP və ya elektron daşıyıcı hissəciklər. Bu hissəciklər təqribən 85 Å diametrdədir və daxili membranda müntəzəm olaraq 10 nm intervalla yerləşdirilir. Mitoxondridə 10 4-dən 10 5-ə qədər elementar hissəcik ola bilər.

10-cu kurs işi. Mitoxondriya:

Fizioloji tədqiqatlar üçün mitoxondriya canlı formada hüceyrədən təcrid oluna bilər. Hüceyrə əvvəlcə parçalanması üçün deoksixolatla müalicə olunur. Sonra saxaroza məhluluna keçirlər.

Homogenat 600 X g sürətlə 10 dəqiqə sentrifuqa edilməlidir. Bu homogenatdan yuxarı maddə 8500 X g sürətlə 10 dəqiqə sentrifuqalanır. Bu sentrifuqadan sonra yuxarı mikrosomal fraksiya atılır, aşağı hissə isə mitoxondriyadan və lizosomlar kimi digər hissəciklərdən ibarətdir.

Bu fraksiya saxaroza gradientindən keçir. Daha sonra mitoxondrial fraksiya 10,000 X g sürətlə 3 saata qədər sentrifuqa edildi. Bu sentrifuqalanmış materialın yuxarı hissəsində mitoxondriya, aşağı hissəsində isə lizosomlar var.

Kurs işi № 11. Sub-Mitoxondrialın İzolyasiyası Komponentlər:

Mitoxondrinin mürəkkəb struktur təşkili bu orqanoidi təşkil edən müxtəlif komponentlərin funksional əhəmiyyəti ilə bağlı bir çox sual doğurur. Bu mitoxondrial komponentlərin ayrılması və təcrid edilməsi üsullarının inkişafı bu sahədə biliklərimizin inkişafında mühüm rol oynamışdır.

Daxili və xarici mitoxondrial membranları ayırmaq üçün ilk uğurlu texnika 1960-cı illərdə Donald Parsons və onun həmkarları tərəfindən hazırlanmışdır. Bu prosedurda mitoxondriyalar hipotonik bir məhlulda xarici membran qırılana qədər yerləşdirilir və daxili xarici membranlar daha sonra izodensity sentrifuqa ilə bir-birindən ayrılır.

Bu iki fraksiya elektron mikroskopiya ilə bir-birindən asanlıqla fərqləndirilə bilər, təcrid olunmuş xarici membranlar boş kisələrə bənzəyir, təcrid olunmuş daxili membranlar isə içərisində sıxılmış matris materialı olan mitoplastlar adlanan veziküllər əmələ gətirir.

Yuyucu digitonin həm də submitoxondrial fraksiyaların təcrid edilməsində faydalı olmuşdur, çünki o, xarici mitoxondrial membranı seçici şəkildə pozur və beləliklə, xarici və daxili membranların sentrifuqa ilə bir-birindən ayrılmasına imkan verir. Yuxarıda göstərilən prosedurların hər ikisində xarici membran pozulduqda membranlararası məkanın tərkibi məhlul halına salınır.

Beləliklə, ilkin sentrifuqadan sonra supernatant fraksiyada görünən hər hansı bir material membranlararası boşluğa aid edilə bilər. Mitoplast fraksiyasını təcrid etdikdən sonra onu daxili membranı pozan yuyucu Lubrol ilə müalicə edərək və yaranan qarışığı yenidən sentrifuqa etməklə membrana və matris komponentlərinə daha da ayırmaq olar.

Texnikaların bu birləşməsindən istifadə edərək, mitoxondrinin dörd əsas komponenti biokimyəvi analiz üçün bir-birindən ayrıla bilər.

Xarici mitoxondrial membranın yüksək keçirici təbiəti, membranlararası boşluğun həlledici tərkibinin hüceyrə şirəsinin tərkibini yaxından əks etdirməsinə səbəb olur. Membranlararası boşluqda mövcud olan fermentlərin sayı nisbətən kiçik görünür. Bunlar arasında görkəmlisi adenilat kinazdır, ATP-nin terminal fosfat qrupunun AMP-yə transferini kataliz edən, iki ADP molekulunu meydana gətirən fermentdir.

Kurs işi № 12. Mitoxondrial Matrix:

Matris məkanında Krebs dövrəsində iştirak edən bütün fermentlər və kofaktorlar var, yalnız suksinat dehidrogenaz istisna olmaqla, daxili membranda yerləşir, çünki o, Krebs dövrünün ara məhsulu olan suksinatdan elektronların elektron ötürmə zəncirinə birbaşa ötürülməsini kataliz edir. .

Matrisdə həmçinin piruvat dehidrogenaz (piruvatın asetil-KoA-ya çevrilməsini katalizləyir) və yağ turşularını Krebs dövrünə daxil olan asetil-KoA vahidlərinə parçalayan yağ turşusunun β-oksidləşməsində iştirak edən fermentlər mövcuddur. İzolyasiya edilmiş matris preparatları üzərində aparılan təhlillər, zülal konsentrasiyasının bütün matriks zülallarının həqiqi məhlulda olması üçün çox yüksək olduğunu ortaya qoydu.

Buna görə də təklif edilmişdir ki, Krebs dövrünün fermentləri və yağ turşusunun β-oksidləşməsi bir struktur çərçivədə birləşmişdir. Bu fikir hipotonik bir mühitdə asılaraq süni şəkildə şişmiş mitoxondriyalar üzərində aparılan təcrübələrdən dəstək aldı. Belə şəraitdə matris təsadüfi dağılmır, əksinə, mütəşəkkil şəbəkə kimi görünəndə açılışlar əmələ gəlir. Elektron mikroqrafiyada matris ümumiyyətlə incə dənəvər görünüş nümayiş etdirir, baxmayaraq ki, diametri 30 ilə bir neçə yüz manometr arasında dəyişən böyük matris qranullarına da rast gəlinir.

Bundan əlavə, matrisdə DNT, RNT, ribosomlar və nuklein turşusu və zülal sintezində iştirak edən digər fermentlər və amillər mövcuddur. Bu komponentlərin hamısı mitoxondrial böyümə və bölünmə prosesində iştirak etdiyi üçün.

Semestr işi № 13. Biokimya Mitoxondriya:

Lindberg və Ernster mitoxondrilərin kimyəvi tərkibinə dair məlumatları aşağıdakı kimi verdilər:

c. RNT quru kütlənin 5%-ni təşkil edir.

Lakin son biokimyəvi analiz aşağıdakı komponentləri göstərir:

Zülallar suda həll olunmayan əsas komponentlərdir. Mitoxondriyanın xarici məhdudlaşdırıcı membranı ümumi proteinin 10 faizindən azını ehtiva edir. Molekulyar çəkisi 12.000 ilə 22.000 arasında olan təxminən 14 müxtəlif zülal var. Mitoxondrial membranların zülal tərkibi tam məlum deyil.

Lipid membranların çəkisinin təxminən 1/5 hissəsini təşkil edir. Demək olar ki, tamamilə fosfolipid kimi tanınan molekullar şəklində mövcuddur. 1971-ci ildə Meluick və Packer tərəfindən bildirilmişdir ki, xarici membran fraksiyasında daxili membranda 20% ilə müqayisədə 40% lipid tərkiblidir.

Mitoxondriyada 70-ə yaxın ferment və 12 koenzim tanınıb. Fermentlər, bir qaraciyər və ya ürək mitoxondrisində bəlkə də 5000-dən 20.000-ə qədər belə birləşmə ilə bir bölgədə bərk massivlər şəklində yatır.

Mitoxondrial DNT:

Bu yaxınlarda DNT-nin mitoxondrilərdən də olduğu bildirilir. Mitoxondrial DNT nüvə 1NA kimi ikiqat zəncirlidir. Hər bir mitoxondri, ölçüsündən asılı olaraq bir və ya daha çox DNT molekulunu ehtiva edə bilər, əgər mitoxondrion ondan böyükdürsə, dairəvi formaya malik daha çox DNT molekuluna malik ola bilər.

Mitoxondrial DNT nüvə DNT-dən bir neçə aspektdə fərqlənir.

Mitoxondrial DNT-də GC tərkibi daha yüksəkdir, buna görə də üzmə sıxlığı da yüksəkdir. Digər fərq, mitoxondrial DNT və onun denatürasiya etdiyi obyektin daha yüksək denaturasiya temperaturudur.

Mitoxondrial DNT tərəfindən daşınan genetik məlumatın miqdarı bu orqanoiddə mövcud olan bütün zülallar və fermentlər üçün spesifikasiyaları təmin etmək üçün kifayət deyil. Ən çox ehtimal edilən ehtimal, mitoxondrial DNT-nin bəzi struktur zülalları kodlamasıdır.

Maya mitoxondrilərində DNT polimerazası olduğu göstərildi və bu yaxınlarda Kalf fermentləri siçovulların qaraciyərinin mitoxondriyasından təcrid etməyə müvəffəq oldu. Mitokondrial DNT polimeraza təmirdən çox DNT replikasiyasında iştirak edir və nüvə fermentlərinin xüsusiyyətlərindən fərqli xüsusiyyətlərə malikdir.

Bunlara metal ionu üçün fərqli tələblər daxildir. Maya mitox və şyondriya, DNT polimerazı nüvə analoqundan daha kiçik görünür və hüceyrə dövrünün müxtəlif mərhələlərində aktivdir. Replikasiya prosesində siçovulların qaraciyərinin mitoxondrial DNT-si kimi göründüyünü göstərən əyani sübut Kirschner, Wolsten Holme və Gross tərəfindən təqdim edilmişdir.

Mitokondrial DNT-də ali orqanizmlərin nüvə DNT-si kimi onunla əlaqəli histonlar yoxdur. Bu baxımdan mitoxondrial DNT bakteriya DNT-sinə bənzəyir.

South və Mehlar mt-RNT miqdarının mt-DNT-dən təxminən 10-20 dəfə çox olduğunu irəli sürdülər. Mitoxondriyada bütün növ RNT müəyyən edilmişdir. Hazırkı sübutlar qəti şəkildə göstərir ki, mitoxondriyada t-RNT, aminoasil RNT sintetazaları, həmçinin ribosomal RNT-nin tam dəsti var. Bütün bu komponentlər qrunt plazmasındakı müvafiq analoqlarından fərqlənir.

Mitoxondrial DNT-dən transkripsiya edilmiş m-RNT-nin olması hələ də qeyri-müəyyəndir. Bununla belə, onun mövcudluğunu təklif edən səlahiyyətlilər var. Ribosomal RNT-lər mitoxondrial DNT tərəfindən kodlaşdırılır və beləliklə, mitoxondrial DNT-dən asılı RNT polimeraza sistemi tərəfindən mitokondrilərdə sintez olunur.

Mitoxondrial ribosom:

Mitoxondriyada diametri sitoplazmatik ribosomlardan daha kiçik olan ribosomlar var və Maya mitoxondriyası sitoplazmanın 80S ribosomundan daha çox bakterial tipli 70S ribosomuna uyğun gələn 23S və 16S RNT növlərini ehtiva edir.

8IS və 55S çöküntü dəyərlərinə malik ribosoma bənzər hissəciklər də bildirilmişdir və təcrid zamanı hissəciklərin məruz qaldığı deqradasiyanın dərəcəsi hələ aydın deyil.

Ribosomların aqreqasiyası kimi polisomlar 1969-cu ildə Vignais, Huet və Andre tərəfindən maya mitoxondriyasının bölmələrində müşahidə edilmişdir. Maya, Neurospora və Neurospora-da çöküntü dəyərinə görə sitoplazmik ribosomal RNT-dən fərqlənən mitoxondriya ilə əlaqəli yüksək molekulyar çəki və RNT növləri bildirilmişdir. La hüceyrələri. Mitoxondrial ribosomlar, sitoplazmatik ribosomlarla müqayisədə onların bütövlüyünü qorumaq üçün Mg++ ionlarının daha yüksək konsentrasiyası tələb edir.

Ümumiyyətlə, mitoxondriya istənilən sintez zülalını kodlaya bilər, lakin orada mövcud olan DNT bütün zülalları kodlaşdırmaq üçün kifayət deyil. Mitoxondrilərin struktur xarakterli zülalları (sitoxrom oksidaz) sintez edə bildiyi güman edilir, lakin zülalların hamısı olmasa da, çoxunu, matrisin həll olunan zülallarını, həmçinin xarici membranın zülallarını və bir sıra zülalları sintez edə bilir. cristae nüvə DNT-nin nəzarəti altındadır.

Nüvə DNT-si ilə kodlanmış zülallardan, nüvədən əldə edilən m-RNT-nin sitoplazmada çevrilməsi və nəticədə meydana gələn zülalların daha sonra mitoxondriyaya daşınması ümumiyyətlə qəbul edilir. Zülallar mitoxondriyaya necə daxil olur?

İki üsul təklif edilmişdir:

(1) Prekursorlar mitoxondriyə daxil olur və içəridə son məhsula çevrilir və bununla da materialın mitoxondriyə bir istiqamətli axınına təsir göstərir.

(2) Daha sonra böyüyən mitoxondriya ilə birləşən və birləşən lipoprotein veziküllərinin sintezi var.


Tədqiqatçılar iki bitki növünün qrant qovşağından mitoxondriyanın hüceyrədən hüceyrəyə hərəkətini bildirirlər

Mitoxondriya. Kredit: Wikipedia Commons

(Phys.org)—Rutgers Universitetindən olan tədqiqatçılar qrupu iki tütün növünün peyvənd qovşağından mitoxondrilərin hüceyrədən hüceyrəyə hərəkətini təcrübə yolu ilə tapıb. nəşr etdikləri məqalədə Milli Elmlər Akademiyasının Materialları, komanda tütün bitkilərinin peyvəndi ilə bağlı təcrübələrini və sonradan mitoxondriləri dəyişdirən hüceyrələr haqqında öyrəndiklərini təsvir edir.

İnsanlar əsrlər boyu bitkiləri peyvənd edir, bir bitkinin budağını kəsib digərinin açıq hissəsinə basdırır, məsələn, birdən çox meyvə verən meyvə ağacları yaranmışdır. Lakin, aydın olmayan şey, peyvənd zamanı başqa nələrin baş verdiyidir - insan gözünə peyvənd olunmuş budaq ilkin olaraq sahib olacağı meyvə növünü verir, lakin başqa bir şey deyil. Lakin son onillikdə aparılan genetik tədqiqatlar göstərdi ki, xloroplastlar bir greftin hər iki tərəfindəki hüceyrələr arasında mübadilə edilə bilər və bəzi hallarda bütün hüceyrə nüvəsi də dəyişdirilə bilər. Bu yeni səydə tədqiqatçılar hüceyrələrin mitoxondriya mübadiləsi apara biləcəyini, bu da bitkilərin peyvənd zamanı DNT-lərini bir-birinə qarışdırması deməkdir.

Peyvənd zamanı nə baş verdiyini öyrənmək üçün tədqiqatçılar bir növ tütün bitkisini digərinə peyvənd etdilər, onlardan birində erkək çiçəklərin normal böyüməsinə mane olan mutasiya olub. Sonra, onlar erkək steril bitkidən gələn peyvəndin kənarından bitki parçalarını kəsdilər və onu əkdilər, nəticədə yerdən ayrı-ayrılıqda yeni bitkilər böyüdü. Bu bitkilər böyüdükcə, tədqiqatçılar onlardan bəzilərinin normal erkək çiçəklər inkişaf etdirdiyini, bu da iki növ arasında mitoxondrial köçürmənin baş verdiyini göstərdi. Komanda bitkilərin mitoxondrial genomlarına baxdıqda, onlar ikisinin rekombinasiyasını tapdılar və eyni zamanda kişi sonsuzluğundan məsul olan geni də müəyyən edə bildilər.

Bu yeni dəlil genetik cəhətdən dəyişdirilmiş bitkilər və ya texnogen proseslər nəticəsində yaranan məhsullar ilə təbii olaraq baş verənlər arasındakı xətti bulandırır, çünki təbii peyvənd bəzən iki bitki bir-birinə yaxın böyüdükdə baş verir. GMO-ların zərərsiz olduğunu iddia edənlər indi onları dəstəkləmək üçün başqa bir arqumentə sahib olacaqlar, çünki bitkilərin bütün boyu təbii olaraq DNT-ni dəyişdirdiyi görünür.

mücərrəd
Bir qraft qovşağı vasitəsilə mitoxondrilərin hüceyrədən hüceyrəyə hərəkətini bildiririk. Mitoxondrial hərəkət Nicotiana sylvestris-dən Nicotiana tabacum hüceyrələrinə xloroplast transferini seçmək üçün hazırlanmış bir təcrübədə aşkar edilmişdir. İstifadə etdiyimiz alloplazmik N. tabacum xətti Nicotiana undulata sitoplazmatik genomlarını daşıyır və onun çiçəkləri yad mitoxondrial genom sayəsində erkək sterildir. Beləliklə, N. sylvestris-dən N. tabacum-a nadir mitoxondrial DNT transferini münbit çiçək anatomiyasının bərpası ilə tanımaq olar. Mitoxondrial genomların təhlili kişi sterilliyini şərti olaraq anterlərin ləçəklərə homeotik çevrilməsinə səbəb olan mitoxondrial gen olan orf293 ilə əlaqələndirən geniş rekombinasiya aşkar etdi. Mitoxondriyanın hüceyrədən hüceyrəyə hərəkətinin nümayiş etdirilməsi üfüqi mitoxondrial DNT transferinin təkamül prosesini yenidən qurur və cinsi uyğunsuz bir növdən ötürülən DNT ilə mitoxondrial genomun modifikasiyasına imkan verir. Anterlərin ləçəklərə çevrilməsi mitoxondrial transformasiya üçün faydalı ola biləcək vizual bir işarədir.


Mitoxondrial trafikə nəzarət edən hüceyrə siqnalları

Mitoxondrial aksonal nəqliyyat üçün molekulyar hissələrin siyahısı natamam qalsa da, bir sıra son tədqiqatlar daha yüksək səviyyəli bir sualı aydınlaşdırmağa başladı: hansı hüceyrədaxili siqnallar motor, bağlayıcı və anker zülallarını modulyasiya edir? Əksəriyyət və ya bütün aksonal orqanoid hərəkətinə təsir edən bir neçə siqnal üçün sübutlar var, baxmayaraq ki, bunlar mitoxondriyanın unikal daşıma davranışını izah edə bilmir, buna baxmayaraq, onların hərəkətini idarə etməkdə rol oynaya bilər. Birincisi, aksoplazmada biokimyəvi və in vitro hərəkətlilik tədqiqatları göstərir ki, aksoplazmada ümumi anterograd orqanoid hərəkəti siklindən asılı kinaz 5 (CDK5) və glikogen sintaza kinaz 3 (GSK3) aktivləşdirilməsi ilə azaldıla bilər (Ratner və digərləri, 1998). Morfini et al., 2002 Morfini et al., 2004). CDK5 fəaliyyətinin GSK3-ün aktivliyini induksiya etdiyi güman edilir ki, bu da öz növbəsində KLC-ni fosforilləşdirir və orqanel səthindən kinesin-1-in sərbəst buraxılmasına səbəb olur. Son biokimyəvi və genetik iş Drosophila Abl tirozin kinaz tərəfindən idarə olunan Ena/VASP-nin kinesin-1 ağır zəncirini bağlaya biləcəyini və onun aksonal daşıma fəaliyyətini azalda biləcəyini, Abl-dən istifadə edən siqnal yolları ilə nəzarət imkanlarını artırdığını göstərir (Martin et al., 2005). Qeyri-neyron hüceyrələrdə kinesinə əsaslanan mitoxondrial hərəkət və in vitro hərəkətlilik təhlilləri, həmçinin kinesinin mitoxondrinin səthində qaldığı müddətdə fəaliyyətini dəyişdirən sitokinlə stimullaşdırılan yol ilə xüsusi olaraq tənzimlənə bilər (De Vos et al., 1998 De Vos et al. al., 2000). Bundan əlavə, aksonal orqanellə daşınması monomerik G zülallarının GTPaz dövrünün inhibə edilməsi ilə bloklana bilər (Bloom et al., 1993). Bu tapıntı, GTPase Miro-nun mitoxondrilərin sinapsa daşınmasında iştirak etdiyinə dair son sübutlar səbəbindən maraq doğurur (Gou və digərləri, 2005). Protein kinaz A fəaliyyətinin inhibəsinin də anterograd vezikül daşınmasının ümumi inhibəsinə səbəb olduğu bildirilmişdir, lakin mitoxondrial nəqliyyata heç bir təsiri yoxdur (Okada və digərləri, 1995a).

Aksonal nəqliyyatın mitoxondriyə xas tənzimlənməsi də bildirilmişdir. Neyronun bir sıra pozğunluqları, daxili membran boyunca proton qradientini ayıran və ATP sintazasını maneə törədən dərmanlarla müalicə də daxil olmaqla, akson boyunca mitoxondrial hərəkəti dayandıra bilər (lakin kompleks III-də elektron nəqlini maneə törətməklə deyil) (Rintoul və digərləri, 2003 Miller) və Sheetz, 2004). Bundan əlavə, iki neyrotoksik müalicə mədəni neyronlarda mitoxondrial hərəkəti maneə törədə bilər. Qlutamat müalicəsi, NMDA reseptoru vasitəsilə Ca 2+ axınını tetikleyerek, mitoxondrial hərəkəti, eləcə də ölçüsünü azaldır (Rintoul et al., 2003) və hüceyrədaxili [Zn 2+] yüksəlməsi transmembran potensialına təsir etməyən konsentrasiyalarda mitoxondrial hərəkəti dayandırır. (Malaiyanda və başqaları, 2005). Bu ion effektlərinin hər ikisi əlavə sitoplazmik effektorlar vasitəsilə vasitəçilik olunur, Zn 2+ effekti xüsusilə PI3K fəaliyyətindən asılıdır (Malaiyanda et al., 2005). Mitoxondrial nəqliyyatın qlobal aşağı tənzimlənməsi potensial əhəmiyyətli olsa da, hərəkətin yerli inhibisyonu mitoxondrial lokalizasiyanı izah etmək üçün daha birbaşa aktualdır. Yuxarıda nəzərdən keçirildiyi kimi, mitoxondrilərin qeyri-bərabər paylanması göstərir ki, onlar aksonun müəyyən bölgələrində dayanırlar, akson mili boyunca bərabər şəkildə boşalırlar (Miller və Sheetz, 2004) və həmçinin aktiv böyümə konuslarının yaxınlığında dayanırlar. Əhəmiyyətli dərəcədə, bu lokalizasiya qabiliyyəti anaerob şəraitdə azalır (Morris və Hollenbeck, 1993).

Son iş mitoxondrial birləşmədə xüsusi siqnal yollarını əhatə etmişdir. NGF ilə akson vallarının fokal stimullaşdırılması PI3K aktivliyinə və aktin sitoskeletonunun bütövlüyünə əsaslanan mitoxondrilərin yerli yığılmasına səbəb olur. Bu, mitoxondrilərin aktinlə birləşdiyini göstərir (Chada və Hollenbeck, 2003 Chada and Hollenbeck, 2004). Bundan əlavə, təsir həm mitoxondrilərin bölgəyə üstünlüklü daxil olmasını, həm də onların sonradan orada dayanmasını əhatə edir. NGF stimullaşdırılması bölgəsinə üstünlük verilən giriş və ondan qaçma həm istiqamətli spesifiklik göstərir (Chada və Hollenbeck, 2004). Neyroblastoma hüceyrələrindən alınan məlumatlar, həmçinin mitoxondrial istiqamətin idarə edilməsində PI-dan asılı siqnalla əlaqəlidir: PtdIns (4,5) ifadəsiP2-xüsusi PH domenləri mitoxondrial hərəkətliliyin digər aspektlərini dəyişdirmədən, retrograd hərəkəti azaldaraq, anterograd mitoxondrial hərəkəti artırır (De Vos et al., 2003). Yuxarıda müzakirə edildiyi kimi, mitoxondriyanın bir çox fərqli subcellular yerləşməsi aksonlarda baş verir və hər biri tənzimlənən hərəkətliliyə, istiqamətə və yerləşməyə əsaslanmalıdır. Beləliklə, neyronlarda mitoxondrial lokalizasiya, ehtimal ki, birdən çox siqnal yoluna əsaslanır və birdən çox fizioloji stimula cavab verir (bax. Şəkil 1).

Aksonlarda mitoxondrilərin daşınmasına və lokallaşdırılmasına kömək edən mexanizmləri nəzərdən keçirmək üçün xülasə çərçivə. Hər üç motor-zülal ailəsinin hərəkət edən aksonal mitoxondriyada iştirak etməsi ehtimalı var. Ola bilsin ki, eyni motor kompleksində bağlanan və ya müstəqil olaraq mitoxondriya ilə əlaqəli olan kinesinlər və dinein uzun məsafəli anterograd və retrograd nəqliyyatı idarə edir. Dynactin kompleksi mühüm amil ola bilsə də, bir istiqamətdə xalis nəqliyyat istehsal etmək üçün qarşı-qarşıya gələn mühərrikləri əlaqələndirən mexanizmlər əsasən məlum deyil. Miyozinlər F-aktin boyunca qısa məsafəli hərəkətləri idarə edir, mitoxondriləri mikrotubullardan uzaqlaşdırmaqla uzun məsafəli nəqliyyatı modullaşdıra bilər və naməlum aktin-mitoxondrion çarpaz bağlayıcıları ilə mitoxondriyanın F-aktinə bağlanmasını asanlaşdıra bilər. Daşıma və dockingi tənzimləyə biləcək mümkün nəzarət mexanizmləri çoxdur və onlar əsasən spekulyativ olaraq qalır. Bununla belə, nisbətən əmindir ki, mitoxondrial mühərriklər və lövbərlər fosforlaşma/defosforilasiya və bəlkə də digər tənzimləmə sxemləri ilə idarə olunur. Tənzimləmə yollarına CDK5/GSK3, NGF/PI3K, Abl/Ena/VASP, mitoxondrial daxili membran potensialı və Ca 2+ və Zn 2+ səviyyələri daxil ola bilər, lakin bunlarla məhdudlaşmır.

Aksonlarda mitoxondrilərin daşınmasına və lokallaşdırılmasına kömək edən mexanizmləri nəzərdən keçirmək üçün xülasə çərçivə. Hər üç motor-zülal ailəsinin hərəkət edən aksonal mitoxondriyada iştirak etməsi ehtimalı var. Ola bilsin ki, eyni motor kompleksində bağlanan və ya müstəqil olaraq mitoxondriya ilə əlaqəli olan kinesinlər və dinein uzun məsafəli anterograd və retrograd nəqliyyatı idarə edir. Dynactin kompleksi mühüm amil ola bilsə də, bir istiqamətdə xalis nəqliyyat istehsal etmək üçün qarşı-qarşıya gələn mühərrikləri əlaqələndirən mexanizmlər əsasən məlum deyil. Miyozinlər F-aktin boyunca qısa məsafəli hərəkətləri idarə edir, mitoxondriləri mikrotubullardan uzaqlaşdırmaqla uzun məsafəli nəqliyyatı modullaşdıra bilər və naməlum aktin-mitoxondriya çarpaz bağlayıcıları ilə mitoxondriyanın F-aktinə bağlanmasını asanlaşdıra bilər. Daşıma və dockingi tənzimləyə biləcək mümkün nəzarət mexanizmləri çoxdur və əsasən spekulyativ olaraq qalır. Bununla belə, nisbətən əmindir ki, mitoxondrial mühərriklər və lövbərlər fosforlaşma/defosforilasiya və bəlkə də digər tənzimləmə sxemləri ilə idarə olunur. Tənzimləmə yollarına CDK5/GSK3, NGF/PI3K, Abl/Ena/VASP, mitoxondrial daxili membran potensialı və Ca 2+ və Zn 2+ səviyyələri daxil ola bilər, lakin bunlarla məhdudlaşmır.


Trendlər

Nanotunellər, əsasən immobilizasiya olunmuş mitoxondrilərin səthindən və ya məhdud mitoxondrial hərəkətliliyi olan toxumalarda mitoxondriyadan çıxan diametri 40-200 nm və uzunluğu 30 mkm-ə qədər olan ikiqat membranlı boru çıxıntıları ilə əlaqə saxlayır.

Nanotunellər mitoxondriyalar arasında matris və membran zülallarını nəql edir və ehtimal ki, ionlar, RNT və metabolitlər kimi daha kiçik molekulları da nəql edir.

Hüceyrəsiz bir sistemdə mikrotubullar, mitoxondriyalar, ATP və kinesin 5b mitoxondrial çıxıntıların əmələ gəlməsi üçün kifayətdir, mikrotubulların pozulması isə nanotunel əmələ gəlməsinə mane olur, bu da motorla idarə olunan mikrotubuldan asılı nanotunel əmələ gəlməsi mexanizmini göstərir.

Əzələ hüceyrələrində kalsium dinamikasının pozulması və genetik mitoxondrial qüsurlar mitoxondrial nanotunellərin daha çox bolluğu ilə əlaqələndirilir ki, bu da nanotunellərin stress şəraitində mitoxondrial əlaqəni təşviq etmək üçün kompensasiya mexanizmi kimi yarandığını göstərir.

Mürəkkəb fizioloji sistemlərin tənzimlənməsinə dair anlayış bioloji vahidlərin bir-biri ilə necə əlaqə saxladığını anlamaqdan irəli gəlir. Son tapıntılar göstərir ki, mitoxondrilər bir-biri ilə nanotunellər, bitişik olmayan mitoxondriyaların matrislərini birləşdirən nazik cüt membranlı çıxıntılar vasitəsilə bir-biri ilə məsafədə əlaqə qurur. Yeni ortaya çıxan sübutlar, mitoxondrial nanotunellərin immobilizasiya edilmiş mitoxondriya və nəqliyyat zülalları tərəfindən yaradıldığını göstərir. Bu icmal bakteriyalarda hüceyrələrarası proyeksiyaların təkamül yolu ilə qorunan strukturu və funksiyasından əldə edilən məlumatları eukariotlarda nanotunel vizualizasiyasına imkan verən mitoxondrial görüntüləmə sahəsində son inkişaflarla birləşdirir. Hüceyrə tipinin spesifikliyi, vaxt miqyası və nanotunellər boyunca biomolekulların seçici ölçüyə əsaslanan diffuziyası da müzakirə olunur. Fərdi mitoxondriyaların nanotunellər və digər mexanizmlər vasitəsilə əlaqə quran orqanoidlərin dinamik şəbəkələrinə qoşulması orqanoid və hüceyrə davranışlarına böyük təsir göstərir.


Yekun qeydlər

Hüceyrə bioenergetika imkanlarını sürətlə dəyişən ətraf mühit şəraitinə uyğunlaşdırmaq qabiliyyəti hüceyrə funksiyası və xərçəngin inkişafı üçün məcburidir. Bu adaptiv reaksiyada hər hansı güzəşt hüceyrə funksiyasını pozmaq və hüceyrəni oksidləşdirici stress, radiasiya, kimyaterapevtik dərmanlar, hipoksiya və s. kimi xarici stress amillərinə daha həssas etmək potensialına malikdir. eləcə də bu stressorlarla mübarizə aparmaq üçün nüvə stresinə cavab yolları əksər şəraitdə bioenergetik homeostazı qorumağa qadirdir (bax Şəkil 4). Bir çox mito-nüvə stress siqnal yolları təsvir edilsə də (bax: Mito-Nüvə Çarpaz Danışıqları), hüceyrənin dinamik bioenergetik və metabolik tələblərini ödəmək üçün mitoxondrial və nüvə transkripsiyasının sıx əlaqələndirilməsini təmin etmək üçün bu yolların necə birlikdə işlədiyini ətraflı başa düşmək. zəif başa düşülür. Məsələn, mitoxondrial RC-nin mitoxondrial kodlanmış 13 zülalının, fərqli sitoplazmik zülal sintetik mexanizminə çevrilən və RC-yə yığıldığı mitoxondriyə idxal edilən 80 nüvə kodlu zülal ilə birləşməsi yolu funksionaldır. tam başa düşülməmişdir. Bundan əlavə, mitoxondrial tərəfindən kodlanan səkkiz mito-peptidin rolu rRNT bioenergetika və metabolik tənzimləmədə genlər sıx şəkildə araşdırılır. Mitopeptidlərin və ya mtDNA-nın yüngül zəncirindən transkripsiya edilmiş lncRNA molekullarının hüceyrədaxili mito-nüvə çarpaz söhbətində rol oynayıb-oynamadığı məlum deyil. Sinir-əzələ və neyrodegenerativ mitoxondriopatiyalar (47�), diabet (50), ürək-damar xəstəlikləri (51, 52), mədə-bağırsaq xəstəlikləri (53), dəri xəstəlikləri (54), qocalma kimi mitoxondrial disfunksiya nəticəsində yaranan bir çox ciddi xəstəliklərin mövcudluğu (55, 56) və xərçəng (41) göstərir ki, mito-nüvə çarpaz danışıq uğursuz ola bilər. Disfunksiyalı mitoxondrial şəbəkəni sağlam hüceyrələrdən alınan təzə funksional mitoxondriya ilə əvəz etmək qabiliyyəti bu yaxınlarda kəşf edilmiş və hazırda zəif başa düşülən bir fenomendir. Mitoxondrial köçürmə bir sıra maraqlı suallar doğurur: hüceyrələr arasında mitoxondrial köçürmə hüceyrələr arasında mitoxondrial hərəkəti izləmək üçün mövcud məhdud alətlər səbəbindən son vaxtlara qədər səssiz olan fundamental fizioloji prosesdirmi? Əgər mito-nüvə çarpaz söhbəti hüceyrə bioenergetik homeostazı üçün əsasdırsa, transplantasiyadan sonra orijinal nüvə müxtəlif hüceyrə tiplərindən və/və ya fərqli genetik mənşəyə malik mitoxondriyalarla qarşılaşdıqda bu proses necə dəyişir? Hüceyrələr arasında mitoxondrial köçürməni təşviq edən siqnallar mito-nüvə çarpaz danışıqda iştirak edənlərlə əlaqəlidirmi? Bu, təkmilləşdirilməsi üçün vaxt tələb edən sınaq səhvi prosesidirmi?

Şəkil 4. Stressorlar gen ifadəsindəki dəyişikliklərlə nüvə çarpaz danışığına təsir göstərir. Oksidləşdirici stress, şüalanma, kimyaterapevtik dərmanlar, hipoksiya və s. kimi stressorlar həm nDNT, həm də mitoxondrial DNT (mtDNT)-də genetik və epigenetik dəyişikliklərə səbəb olur. Gen ifadəsində meydana gələn dəyişikliklər hüceyrə bioenergetikasının dəyişməsi ilə nəticələnir və tez-tez oksidləşdirici fosforlaşmanın azalmasına səbəb olur. Mitoxondrial stressorlar (mitoxondrial membran potensialının azalması, ATP səviyyələri, NADH səviyyələri və mitopeptidin ifadəsinin artması və s.) nüvə stress reaksiyalarını ortaya çıxarır. Stress yolunun aktivləşdirilməsi (mtDNT zədələnməsinin bərpası, mitoxondrial biogenez və birləşmə, qlikolitik metabolizmə keçid və s.) bioenergetika homeostazına qayıdışla nəticələnir, hüceyrə funksiyasını bərpa edir.

Digər tərəfdən, həm zülal kodlaşdırması, həm də kodlaşdırmayan mitoxondrial və nüvə genomlarının müqayisəli transkriptom analizi, müxtəlif şərtlər altında tənəffüs və metabolik yenidən qurulma ilə nəticələnən mito-nüvə çarpaz söhbətinin dərhal nəticələri haqqında qərəzsiz məlumat verə bilər. Bu cür təhlillər, çox güman ki, mitoxondrial və nüvə ilə kodlanmış RC alt bölmələrinin stokiometriyası və funksiyası və tənəffüsün idarə edilməsi ilə bağlı mövcud doqmaya etiraz edə biləcək transkriptlər üçün gözlənilməz tənzimləyici rolları aşkar edəcək. Böyük verilənlər dəstləri tez-tez həm mitoxondrial, həm də nüvə transkript məlumatlarını ehtiva edir, lakin bunlar nadir hallarda müqayisəli transkript məlumatları üçün minalanmışdır.

Nəhayət, bioenergetik və metabolik remodelin sağlamlıq və xəstəlikdə necə rol oynadığını daha yaxşı başa düşmək üçün mövcud texnoloji və konseptual üfüqlərdən kənara baxmaq potensialına nikbin baxırıq.Xərçəng hüceyrələri başlanğıc, işğal və metastazın müxtəlif mərhələlərində və sürətlə dəyişən mikromühitdə qarşılaşdıqları bir çox stresə cavab olaraq, metabolik remodelləşmə ilə bağlı artan plastiklik nümayiş etdirirlər.


Konseptuallaşdırma və yazı P.H.-A. və J.A.E. Bütün müəlliflər əlyazmanın nəşr olunmuş variantını oxumuş və onunla razılaşmışlar.

Bu tədqiqat MINECO tərəfindən dəstəklənib: SAF2015-65633-R, RTI2018-099357-B-I00, HFSP (RGP0016/2018) və CIBER (CB16/10/00282). CNIC İnstituto de Salud Carlos III (ISCIII), Nazirlia de Ciencia, Innovación y Universidades (MCNU) və Pro CNIC Fondu tərəfindən dəstəklənir və Severo Ochoa Mükəmməllik Mərkəzidir (SEV-2015-0505). Onun tədqiqatları İspaniya Hökuməti qrantları (ISCIII və AEI agentlikləri, qismən Avropa İttifaqı FEDER/ERDF tərəfindən maliyyələşdirilir) tərəfindən maliyyələşdirilib.


Videoya baxın: Kök hücre nedir? Nasıl yapılır? Dr. Alp Baturalp (Noyabr 2022).