راهی جدید برای ذخیره انرژی در سلول‌ها

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

cellبه گزارش بیگ بنگ، این مطالعه، به سرپرستی ویلیام متکالف، جی. ویلیام آرندس استاد زیست­‌شناسی مولکولی و سلولی و رئیس معاونت پژوهشی ژنوم میکروبی معدن در دانشگاه ایلینوی، مؤسسه کارل آر. ووسه انجام شد و 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 معمولاً 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 غشاء­های 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 می­ شوند که تغییر شیمیایی موردنیاز برای ذخیره انرژی را به وجود می­ آورند.

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 مردم 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 گفت: «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، احتمالاً 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 تولیدکنندۀ 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 احتمالاً این موضوع هر لحظه در طبیعت رخ می­ دهد. در بسیاری از حالات، جهش­‌ها مرگبار بوده و از این‌رو راهی برای اثبات برای مردم 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. او گفت: «این، بخش کلیدی ذخیرۀ 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.

ترجمه: سوران زوراسنا/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: Phys.org

(15 نفر , میانگین : 4٫60 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=77321
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1391 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.