NEW BOT Телеграм, страница

474 viewsبهروز, 14:00

Energy Conservation via Hydrogen Cycling in the.pdf

با اثبات نظریه‌ای که برای اولین‌بار در حدود ۴٠ سال پیش پیشنهاد شده بود، محققان راهی جدید را برای ذخیره انرژی در سلول‌ها تأیید کردند.

به گزارش سایت phys.org، این مطالعه که به سرپرستی ویلیام متکالف، جی. ویلیام آرندس استاد زیست‌شناسی مولکولی و سلولی و رئیس معاونت پژوهشی ژنوم میکروبی معدن در دانشگاه ایلینویز مؤسسه کارل آر. وویز انجام شد به دانشمندان درک بهتری از چگونگی ذخیره انرژی در ارگانیسم‌ها و عملکرد آنها بعنوان بخشی از چرخه جهانی کربن را می دهد. همه موجودات زنده برای حرکت، رشد و تکثیر نیازمند ذخیره انرژی هستند. سلول‌ها با ایجاد مولکولی به نام ATP انرژی را ذخیره می کنند و معمولا این کار را با ایجاد تغییری شیمیایی در غشاء سلولی‌شان انجام می دهند، که به آنها انرژی لازم برای ایجاد ATP را می‌دهد.

چندین روش برای ایجاد این تغییر وجود دارد – گیاهان از طریق فتوسنتز از انرژی نور استفاده می کنند و انسان‌ها و حیوانات از انرژی شیمیایی استفاده می کنند. این روش‌ها به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته‌اند، اما در سال ١٩٨١، دانشمندی به نام “هری پک” روشی دیگر برای ذخیره انرژی پیشنهاد داد، فرآیندی به نام چرخۀ هیدروژن. هیدروژن به آسانی می تواند در تمام غشاهای سلولی حرکت کند. پک پیشنهاد داد که هیدروژن موجود در سلول میتواند در خارج از سلول پخش شده، و در آنجا آنزیم‌ها دوباره آنها را جذب کرده و سبب ایجاد یون‌های هیدروژنی شوند که تغییر شیمیایی موردنیاز برای ذخیره انرژی را به وجود می‌آورند.

این نظریه به طور گسترده‌ای مورد انتقاد شدید قرار گرفت. منتقدان می گفتند که جذب هیدروژن از این طریق برای سلول بسیار مشکل خواهد بود. متکالف گفت: «هیچکس واقعاً این نظر را باور نمی کرد. اکثر افراد واقعاً درباره آن شک داشتند.» هشت سال پیش، متکالف و همکارانش در حال مطالعه ارگانیسم‌های تولیدکنندۀ متانی بودند که از گاز هیدروژن برای رشد آن استفاده می کردند. این ارگانیسم‌ها از مجموعه‌ای از آنزیم‌ها به نام Hydrogenases برای تولید و مصرف هیدروژن استفاده می کردند. متکالف و همکارانش شروع به ایجاد جهش‌هایی در این Hydrogenases کردند و دریافتند زمانی که فعالیت ژن Hydrogenases متوقف می شود، سلول‌ها می میرند – اما این سلول‌ها شروع به تولید مقدار زیادی هیدروژن می کنند.

متکالف افزود: «این باعث شد که ما به این فکر کنیم که عملکرد سلول‌های تولیدکنندۀ متان در چرخه تولید هیدروژن چگونه است. هیچکس باور نداشت ایده‌ای که هری پک در دهه ٨٠ پیشنهاد داده بود، احتمالا روزی درست از آب در آید.» آزمایش‌های بیشتر نشان دادند که سلول‌ها به خاطر اینکه توانایی باز جذب هیدروژن را از دست می دهند، می میرند. متکالف اضافه کرد: «می توانیم نشان دهیم زمانی که سلول‌ها توانایی باز جذب هیدروژن را از دست می دهند، نه تنها می میرند، بلکه مقدار زیادی هیدروژن را ترشح می کنند. این واقعاً اولین شواهد تجربی است که به طور قانع کننده‌ای نشان میدهد که چرخه هیدروژن، مکانیزمی برای ذخیره انرژی می باشد.»

پس از سال‌ها انتقاد، صحت ایده پک حداقل برای این سلول‌های تولیدکننده متان به اثبات رسید. با این حال، متکالف گفت: «چرخه هیدروژنی مشابه دیگر چرخه‌های رایج در سایر موجودات است. نه فقط هری پک درست می گفت، بلکه احتمالا این موضوع هر لحظه در طبیعت رخ می دهد. در بسیاری از حالات، جهش‌ها مرگبار بوده و از این‌رو راهی برای اثبات برای افراد وجود ندارد که این موضوع در حالت رخ دادن است.»

آن همچنین غیر قابل آشکارسازی بود زیرا سلول‌ها دارای روشی پشتیبان برای ذخیره انرژی هستند که اگر قادر به انجام چرخه هیدروژن نیز نباشند، آنها را زنده نگاه می دارد. متکالف گفت:«سلول‌ها ترجیح می دهند که چرخه هیدروژن را انجام دهند، اما دارای جایگزین‌هایی هستند. و بنابراین، این مکانیزم جالب برای ذخیره انرژی، که تمامی سلول‌ها خواهان انجام دادن آن هستند، به نوعی پنهان شدن در چشم‌انداز است.»

متکالف گفت که درک این مکانیزم بسیار حیاتی و مهم است زیرا ارگانیسم‌هایی که این چرخه هیدروژن را انجام می دهند، بازیگرانی کلیدی در چرخه جهانی کربن می باشند. اگر دانشمندان می خواهند توازن عناصر و مولکول‌ها در محیط را درک کنند، نیازمند به درک مکانیزم‌های پایه‌ای می باشند. وی گفت: «این، بخش کلیدی ذخیره انرژی، و بنابراین، چگونگی انطباق و رشد ارگانیسم‌ها است. این شکاف در دانش با درک چگونگی عملکرد این ارگانیسم‌ها پر می شود.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ mBio منتشر شده است.

منبع: Phys.org
https://m.phys.org/news/2018-07-cells-energy.html

phys.org

Research confirms a new way for cells to conserve energy

By proving a theory that was first proposed almost 40 years ago, researchers have confirmed a new way that cells conserve energy.

535 viewsبهروز, 14:01