السلسلة التنفسية و شروط تركيب الـ ATP
دروس مادة علوم الحياة و الارض الثانية باك
للتعرف على الدور الذي تلعبه بروتينات السلسلة التنفسية، نقترح دراسة المعطيات التجريبية التالية :
- تم وضع ميتوكندريات في شكل محلول عالق في وسط مغلق خال من الأكسجين O2، ثم تم تتبع تغير تركيز البروتونات+H قبل و بعد إضافة الأكسجين (الشكل أ).
- بوجود الأكسجين، تكون سرعة النقل الغشائي للبروتونات +H مرتفعة عند توفر النواقل المختزلة +NADH+H و FADH2على مستوى الماتريس، كما أن تركيز البروتونات +H يرتفع في الحيز البيغشائي و ينخفض في الماتريس. نشير إلى أن الغشاء الخارجي للميتوكندري نفوذ للبروتونات +H.
قبل إضافة الأكسجين إلى الوسط، كان تركيز البروتونات +H تابثا، لكن مباشرة بعد إضافة الأكسجين إلى الوسط، عرف تركيز البروتونات +H ارتفاعا سريعا ثم بدأ بالانخفاض بشكل تدريجي.
يفسر ارتفاع تركيز البروتونات +H في الوسط بعد إضافة الأكسجين، بعملية أكسدة النواقل المختزلة على مستوى الماتريس، الشيء الذي يؤدي إلى تحرير +H و نقله إلى الحيز البيغشائي و منه إلى الوسط (لأن الغشاء الخارجي نفوذ لـ+H).
بعد ذلك، يلاحظ انخفاض تدريجي في تركيز +H، و يفسر هذا الأمر بعودة البروتونات +H إلى داخل ماتريس الميتوكندريات، لكن بشكل بطيء.
- يتميز الغشاء الداخلي للميتوكندري بوجود بروتينات تسمى السلسلة التنفسية، تتميز هذه الجزيئات باختلاف جهد الأكسدة اختزال الخاص بها، الشيء الذي يمكنها من تقبل و إعطاء الإلكترونات. يمثل الشكل ب من الوثيقة، جهد الأكسدة اختزال لبعض هذه الجزيئات. تمثل الأسهم بين هذه الجزيئات إلى انتقال الإلكترونات.
من خلال الشكل ب، يتبين أن بروتينات السلسلة التنفسية تتميز بجهد أكسدة اختزال مختلف، الشيء الذي يمكن الجزيئات ذات الجهد أكسدة اختزال الأكبر من انتزاع الإلكترونات من الجزيئات ذات جهد الأكسدة اختزال الأقل، و بالتالي، فالإلكترونات تنتقل من +NADH+H ذي جهد الأكسدة اختزال الأضعف باتجاه البروتين T1، ثم T2 ثم T3… إلى أن تصل إلى آخر متقبل للإلكترونات و هو الأكسجين ذي جهد الأكسدة اختزال الأكبر، و الذي يتم اختزاله إلى جزيئة الماء H2O.
للكشف عن الشروط الضرورية لإنتاج الـ ATP، تم إنجاز التجربة التالية :
- تم عزل ميتوكندريات و تعريضها للموجات فوق الصوتية بهدف الحصول على حويصلات مغلقة انطلاقا من أعراف الغشاء الداخلي للميتوكندري. تم بعد ذلك وضع الحويصلات في محاليل مختلفة، و توضح الوثيقة أسفله الظروف التجريبية و النتائج المحصل عليها.
- في الإناء 1، و عندما يكون pH الوسط الخارجي pHe أكبر من pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi، يتم إنتاج الـ ATP، و ذلك بعد إضافة ADP و Pi.
- في الإناء 2، و عند إزالة الكرات ذات شمراخ من الحويصلات، لم يتم إنتاج الـ ATP على الرغم من كون pH الوسط الخارجي pHe أكبر من pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi.
- في الإناء 3، لم يتم إنتاج الـ ATP لكون pH الوسط الخارجي pHe يساوي pH الوسط الداخلي للحويصلات pHi.
- نستنتج من المعطيات السابقة أن تواجد فرق في pH الوسطين الداخلي و الخارجي للحويصلات، ضروري لتركيب الـ ATP، إضافة إلى ضرورة تواجد الكرات ذات شمراخ على مستوى غشاء الحويصلات و كذلك توفر ADP و Pi.
نشير إلى أن الـ pH المنخفض يدل على تركيز مرتفع للبروتونات +H، و الـ pH المرتفع يدل على تركيز منخفض للبروتونات+H. عندما يكون هذا الفرق كبيرا، نقول أن هناك ممال للبروتونات +H، هذا الممال يسمح بانتقال البروتونات عبر الغشاء مما يسهل تركيب الـ ATP.
شارك الموضوع مع اصحابكم