Maklumat

7.4: Fosforilasi Oksidatif - Biologi

7.4: Fosforilasi Oksidatif - Biologi


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.

Kemahiran untuk Dibangunkan

  • Terangkan bagaimana elektron bergerak melalui rantai pengangkutan elektron dan apa yang berlaku kepada tahap tenaganya
  • Terangkan bagaimana proton (H+) kecerunan ditubuhkan dan dikekalkan oleh rantai pengangkutan elektron

Anda baru sahaja membaca tentang dua laluan dalam katabolisme glukosa—glikolisis dan kitaran asid sitrik—yang menjana ATP. Kebanyakan ATP yang dihasilkan semasa katabolisme aerobik glukosa, bagaimanapun, tidak dijana secara langsung daripada laluan ini. Sebaliknya, ia diperoleh daripada proses yang bermula dengan elektron bergerak melalui satu siri pengangkut elektron yang mengalami tindak balas redoks. Ini menyebabkan ion hidrogen terkumpul dalam ruang matriks. Oleh itu, kecerunan kepekatan terbentuk di mana ion hidrogen meresap keluar dari ruang matriks dengan melalui ATP sintase. Arus ion hidrogen menggerakkan tindakan pemangkin ATP sintase, yang memfosforilasi ADP, menghasilkan ATP.

Rantaian Pengangkutan Elektron

Rantai pengangkutan elektron (Rajah (PageIndex{1})) ialah komponen terakhir respirasi aerobik dan merupakan satu-satunya bahagian metabolisme glukosa yang menggunakan oksigen atmosfera. Oksigen terus meresap ke dalam tumbuhan; pada haiwan, ia memasuki badan melalui sistem pernafasan. Pengangkutan elektron ialah satu siri tindak balas redoks yang menyerupai perlumbaan geganti atau briged baldi di mana elektron dihantar dengan pantas dari satu komponen ke komponen seterusnya, ke titik akhir rantai di mana elektron mengurangkan oksigen molekul, menghasilkan air. Terdapat empat kompleks yang terdiri daripada protein, berlabel I hingga IV dalam Rajah (PageIndex{1}), dan pengagregatan empat kompleks ini, bersama-sama dengan pembawa elektron aksesori mudah alih yang berkaitan, dipanggil rantai pengangkutan elektron. Rantai pengangkutan elektron hadir dalam beberapa salinan dalam membran mitokondria dalaman eukariota dan membran plasma prokariot.

Kompleks I

Untuk memulakan, dua elektron dibawa ke kompleks pertama di atas NADH. Kompleks ini, berlabel I, terdiri daripada flavin mononucleotide (FMN) dan protein yang mengandungi besi-sulfur (Fe-S). FMN, yang berasal daripada vitamin B2, juga dipanggil riboflavin, adalah salah satu daripada beberapa kumpulan prostetik atau faktor bersama dalam rantai pengangkutan elektron. Kumpulan prostetik ialah molekul bukan protein yang diperlukan untuk aktiviti protein. Kumpulan prostetik ialah molekul bukan peptida organik atau bukan organik yang terikat pada protein yang memudahkan fungsinya; kumpulan prostetik termasuk ko-enzim, iaitu kumpulan prostetik enzim. Enzim dalam kompleks I ialah NADH dehidrogenase dan merupakan protein yang sangat besar, mengandungi 45 rantai asid amino. Kompleks I boleh mengepam empat ion hidrogen merentasi membran dari matriks ke dalam ruang antara membran, dan dengan cara ini kecerunan ion hidrogen ditubuhkan dan dikekalkan di antara dua petak yang dipisahkan oleh membran mitokondria dalam.

Q dan Kompleks II

Kompleks II menerima FADH secara langsung2, yang tidak melalui kompleks I. Sebatian yang menghubungkan kompleks pertama dan kedua kepada kompleks ketiga ialah ubiquinon (Q). Molekul Q adalah larut lipid dan bebas bergerak melalui teras hidrofobik membran. Apabila ia dikurangkan, (QH2), ubiquinone menghantar elektronnya ke kompleks seterusnya dalam rantaian pengangkutan elektron. Q menerima elektron yang diperoleh daripada NADH daripada kompleks I dan elektron yang diperoleh daripada FADH2 daripada kompleks II, termasuk suksinat dehidrogenase. Enzim dan FADH ini2 membentuk kompleks kecil yang menghantar elektron terus ke rantai pengangkutan elektron, memintas kompleks pertama. Oleh kerana elektron ini memintas dan dengan itu tidak memberi tenaga kepada pam proton dalam kompleks pertama, lebih sedikit molekul ATP dihasilkan daripada FADH.2 elektron. Bilangan molekul ATP yang akhirnya diperoleh adalah berkadar terus dengan bilangan proton yang dipam merentasi membran mitokondria dalam.

Kompleks III

Kompleks ketiga terdiri daripada sitokrom b, satu lagi protein Fe-S, pusat Rieske (pusat 2Fe-2S), dan protein sitokrom c; kompleks ini juga dipanggil cytochrome oxidoreductase. Protein sitokrom mempunyai kumpulan prostetik heme. Molekul heme adalah serupa dengan heme dalam hemoglobin, tetapi ia membawa elektron, bukan oksigen. Akibatnya, ion besi pada terasnya berkurangan dan teroksida apabila ia melepasi elektron, turun naik antara keadaan pengoksidaan yang berbeza: Fe++ (dikurangkan) dan Fe+++ (teroksida). Molekul heme dalam sitokrom mempunyai ciri yang sedikit berbeza disebabkan oleh kesan protein berbeza yang mengikatnya, memberikan ciri yang sedikit berbeza kepada setiap kompleks. Kompleks III mengepam proton melalui membran dan menghantar elektronnya ke sitokrom c untuk diangkut ke kompleks keempat protein dan enzim (sitokrom c ialah penerima elektron daripada Q; walau bagaimanapun, manakala Q membawa pasangan elektron, sitokrom c boleh menerima hanya satu. pada satu masa).

Kompleks IV

Kompleks keempat terdiri daripada protein sitokrom c, a, dan a3. Kompleks ini mengandungi dua kumpulan heme (satu dalam setiap dua sitokrom, a, dan a3) dan tiga ion kuprum (sepasang CuA dan satu CuB dalam sitokrom a3). Sitokrom memegang molekul oksigen dengan sangat ketat antara ion besi dan kuprum sehingga oksigen berkurangan sepenuhnya. Oksigen yang dikurangkan kemudiannya mengambil dua ion hidrogen dari medium sekeliling untuk membuat air (H2O). Penyingkiran ion hidrogen daripada sistem menyumbang kepada kecerunan ion yang digunakan dalam proses kemiosmosis.

Kemiosmosis

Dalam chemiosmosis, tenaga bebas daripada siri tindak balas redoks yang baru diterangkan digunakan untuk mengepam ion hidrogen (proton) merentasi membran. Taburan tidak sekata H+ ion merentasi membran mewujudkan kedua-dua kepekatan dan kecerunan elektrik (dengan itu, kecerunan elektrokimia), disebabkan oleh cas positif ion hidrogen dan pengagregatannya pada satu sisi membran.

Jika membran terbuka kepada resapan oleh ion hidrogen, ion akan cenderung meresap kembali ke dalam matriks, didorong oleh kecerunan elektrokimianya. Ingat bahawa banyak ion tidak boleh meresap melalui kawasan nonpolar membran fosfolipid tanpa bantuan saluran ion. Begitu juga, ion hidrogen dalam ruang matriks hanya boleh melalui membran mitokondria dalam melalui protein membran integral yang dipanggil ATP synthase (Rajah (PageIndex{2})). Protein kompleks ini bertindak sebagai penjana kecil, diputar oleh daya ion hidrogen yang meresap melaluinya, menuruni kecerunan elektrokimia mereka. Perputaran bahagian mesin molekul ini memudahkan penambahan fosfat kepada ADP, membentuk ATP, menggunakan tenaga potensi kecerunan ion hidrogen.

Sambungan Seni

Dinitrophenol (DNP) ialah uncoupler yang menjadikan membran dalam mitokondria bocor kepada proton. Ia digunakan sehingga 1938 sebagai ubat penurunan berat badan. Apakah kesan yang anda jangkakan DNP terhadap perubahan pH merentasi membran mitokondria dalam? Mengapa anda fikir ini mungkin ubat penurunan berat badan yang berkesan?

Chemiosmosis (Rajah (PageIndex{3})) digunakan untuk menjana 90 peratus ATP yang dibuat semasa katabolisme glukosa aerobik; ia juga merupakan kaedah yang digunakan dalam tindak balas cahaya fotosintesis untuk memanfaatkan tenaga cahaya matahari dalam proses fotofosforilasi. Ingat bahawa penghasilan ATP menggunakan proses chemiosmosis dalam mitokondria dipanggil fosforilasi oksidatif. Hasil keseluruhan tindak balas ini ialah penghasilan ATP daripada tenaga elektron yang dikeluarkan daripada atom hidrogen. Atom-atom ini pada asalnya adalah sebahagian daripada molekul glukosa. Pada penghujung laluan, elektron digunakan untuk mengurangkan molekul oksigen kepada ion oksigen. Elektron tambahan pada oksigen menarik ion hidrogen (proton) dari medium sekeliling, dan air terbentuk.

Sambungan Seni

Sianida menghalang sitokrom c oksidase, komponen rantai pengangkutan elektron. Jika keracunan sianida berlaku, adakah anda menjangkakan pH ruang antara membran akan meningkat atau menurun? Apakah kesan sianida terhadap sintesis ATP?

Hasil ATP

Bilangan molekul ATP yang dihasilkan daripada katabolisme glukosa berbeza-beza. Sebagai contoh, bilangan ion hidrogen yang kompleks rantai pengangkutan elektron boleh mengepam melalui membran berbeza-beza antara spesies. Satu lagi sumber varians berpunca daripada ulang-alik elektron merentasi membran mitokondria. (NADH yang dihasilkan daripada glikolisis tidak boleh memasuki mitokondria dengan mudah.) Oleh itu, elektron diambil di bahagian dalam mitokondria oleh sama ada NAD+ atau FAD+. Seperti yang telah anda pelajari sebelum ini, FAD ini+ molekul boleh mengangkut lebih sedikit ion; akibatnya, lebih sedikit molekul ATP terhasil apabila FAD+ bertindak sebagai pembawa. NAD+ digunakan sebagai pengangkut elektron dalam hati dan FAD+ bertindak dalam otak.

Faktor lain yang mempengaruhi hasil molekul ATP yang dihasilkan daripada glukosa ialah fakta bahawa sebatian perantaraan dalam laluan ini digunakan untuk tujuan lain. Katabolisme glukosa bersambung dengan laluan yang membina atau memecahkan semua sebatian biokimia lain dalam sel, dan hasilnya agak kucar-kacir daripada situasi ideal yang diterangkan setakat ini. Contohnya, gula selain glukosa dimasukkan ke dalam laluan glikolitik untuk pengekstrakan tenaga. Selain itu, gula lima karbon yang membentuk asid nukleik dibuat daripada perantaraan dalam glikolisis. Asid amino tidak penting tertentu boleh dibuat daripada perantaraan kedua-dua glikolisis dan kitaran asid sitrik. Lipid, seperti kolesterol dan trigliserida, juga dibuat daripada perantaraan dalam laluan ini, dan kedua-dua asid amino dan trigliserida dipecahkan untuk tenaga melalui laluan ini. Secara keseluruhan, dalam sistem hidup, laluan katabolisme glukosa ini mengekstrak kira-kira 34 peratus daripada tenaga yang terkandung dalam glukosa.

Ringkasan

Rantai pengangkutan elektron ialah bahagian respirasi aerobik yang menggunakan oksigen bebas sebagai penerima elektron terakhir bagi elektron yang dikeluarkan daripada sebatian perantaraan dalam katabolisme glukosa. Rantaian pengangkutan elektron terdiri daripada empat kompleks multiprotein besar yang tertanam dalam membran mitokondria dalam dan dua pembawa elektron boleh meresap kecil yang mengalihkan elektron di antara mereka. Elektron disalurkan melalui satu siri tindak balas redoks, dengan sejumlah kecil tenaga bebas digunakan pada tiga titik untuk mengangkut ion hidrogen merentasi membran. Proses ini menyumbang kepada kecerunan yang digunakan dalam kemiosmosis. Elektron yang melalui rantai pengangkutan elektron secara beransur-ansur kehilangan tenaga, Elektron bertenaga tinggi didermakan kepada rantai oleh sama ada NADH atau FADH2 melengkapkan rantai, kerana elektron tenaga rendah mengurangkan molekul oksigen dan membentuk air. Tahap tenaga bebas elektron menurun daripada kira-kira 60 kcal/mol dalam NADH atau 45 kcal/mol dalam FADH2 kepada kira-kira 0 kcal/mol dalam air. Hasil akhir rantaian pengangkutan elektron ialah air dan ATP. Sebilangan sebatian perantaraan kitaran asid sitrik boleh dialihkan ke dalam anabolisme molekul biokimia lain, seperti asid amino, gula, dan lipid yang tidak penting. Molekul yang sama ini boleh berfungsi sebagai sumber tenaga untuk laluan glukosa.

Sambungan Seni

[pautan] Dinitrophenol (DNP) ialah uncoupler yang menjadikan membran mitokondria dalam bocor kepada proton. Apakah kesan yang anda jangkakan DNP terhadap perubahan pH merentasi membran mitokondria dalam? Mengapa anda fikir ini mungkin ubat penurunan berat badan yang berkesan?

[pautan] Selepas keracunan DNP, rantai pengangkutan elektron tidak lagi boleh membentuk kecerunan proton, dan ATP sintase tidak lagi boleh membuat ATP. DNP ialah ubat diet yang berkesan kerana ia memisahkan sintesis ATP; dalam erti kata lain, selepas mengambilnya, seseorang mendapat kurang tenaga daripada makanan yang dia makan. Menariknya, salah satu kesan sampingan yang paling teruk ubat ini ialah hipertermia, atau terlalu panas badan. Oleh kerana ATP tidak boleh dibentuk, tenaga daripada pengangkutan elektron hilang sebagai haba.

[pautan] Sianida menghalang sitokrom c oksidase, komponen rantai pengangkutan elektron. Jika keracunan sianida berlaku, adakah anda menjangkakan pH ruang antara membran akan meningkat atau menurun? Apakah kesan sianida terhadap sintesis ATP?

[pautan] Selepas keracunan sianida, rantai pengangkutan elektron tidak lagi boleh mengepam elektron ke dalam ruang antara membran. pH ruang antara membran akan meningkat, kecerunan pH akan berkurang, dan sintesis ATP akan berhenti.

ATP sintase
(juga, F1F0 ATP synthase) kompleks protein tertanam membran yang menambahkan fosfat kepada ADP dengan tenaga daripada proton yang meresap melaluinya
kumpulan prostetik
(juga, kofaktor prostetik) molekul terikat kepada protein yang memudahkan fungsi protein
ubiquinone
pengangkut elektron larut dalam rantai pengangkutan elektron yang menghubungkan kompleks pertama atau kedua kepada kompleks ketiga

Kebergantungan oksigen fosforilasi oksidatif mitokondria diukur dalam penggantungan mitokondria hati tikus terpencil menggunakan kaedah yang dibangunkan baru-baru ini untuk mengukur oksigen dan sitokrom c pengurangan. Sitokrom-c oksidase (penjimatan tenaga tapak 3) aktiviti rantai pernafasan mitokondria diukur menggunakan penderma elektron tiruan (N,N,N′,N'-tetrametil-hlm-phenylenediamine) dan askorbat untuk secara langsung mengurangkan sitokrom c, memintas tapak 1 dan 2. Untuk penggantungan mitokondria dengan tambahan ATP, keadaan metabolik yang menghampiri dalam sel utuh dan penurunan tekanan oksigen kedua-duanya meningkatkan pengurangan sitokrom. c dan penurunan kadar pernafasan. Parameter kinetik [KM dan kadar maksimum (VM)] untuk oksigen ditentukan daripada kadar pernafasan yang dikira untuk pengurangan 100% sitokrom c. Pada suhu 22°C, KM untuk oksigen adalah berhampiran 3 Torr (5 μM), 12 Torr (22 μM), dan 18 Torr (32 μM) masing-masing pada pH 6.9, 7.4 dan 7.9, dan VM sepadan dengan nombor pusing ganti untuk sitokrom c pada pengurangan 100% hampir 80/s dan bebas daripada pH. Membongkar fosforilasi oksidatif meningkatkan kadar pernafasan pada tekanan oksigen tepu sebanyak dua kali ganda dan mengurangkan KM untuk oksigen kepada <2 Torr pada semua nilai pH yang diuji. Fosforilasi oksidatif mitokondria ialah sensor oksigen yang penting untuk pengawalan metabolisme, penghantaran nutrien ke tisu, dan fungsi kardiopulmonari. Penurunan dalam KM untuk oksigen dengan pengasidan persekitaran selular memberi kesan kepada banyak fungsi tisu dan mungkin memberi sel yang diubahsuai kelebihan kelangsungan hidup yang ketara berbanding sel normal pada pH rendah, persekitaran terhad oksigen dalam tumor yang semakin meningkat.

tekanan separa oksigen (P o 2) dan pH adalah parameter yang saling berkaitan dalam persekitaran selular yang sangat mempengaruhi banyak fungsi organisma. Ini terdiri daripada homeostasis metabolik dan ekspresi gen dalam sel individu kepada fungsi seluruh badan, seperti pernafasan dan prestasi kardiovaskular. Terdapat juga pelbagai jenis keadaan patologi di mana pengoksigenan tisu dan pH adalah sangat penting, seperti kecederaan hipoksik-iskemia, pertumbuhan tumor, penyakit vaskular periferal, dan retinopati diabetik. Ia adalah metabolisme sel individu yang mula-mula bertindak balas terhadap perubahan tekanan oksigen, dan tindak balas ini kemudiannya diterjemahkan ke dalam perubahan metabolik dan fisiologi dalam biologi tisu. Dalam kebanyakan sel, fosforilasi oksidatif mitokondria adalah pusat kepada metabolisme, berfungsi sebagai sumber utama ATP (>95%) dan menyumbang >95% daripada jumlah oksigen yang digunakan. Sebarang gangguan dalam fungsi fosforilasi oksidatif mempunyai kesan serta-merta ke atas metabolisme selular. Ia berikutan bahawa pengetahuan tentang tindak balas laluan metabolik ini kepada perubahan dalam tekanan oksigen dalam persekitaran selular adalah penting untuk memahami fisiologi selular dan tisu.

Kesusasteraan mengenai pergantungan oksigen fosforilasi oksidatif mitokondria menyediakan dua set data dan paradigma yang berbeza dan tidak serasi sepenuhnya. Satu, berdasarkan sebahagian besar kajian oleh Chance dan rakan sekerja (5, 9, 19, 20, 25), ialah kepekatan oksigen kritikal untuk fungsi bioenergetik mitokondria ialah ~ 0.05 Torr (0.08 μM). Akibat penting daripada kekurangan pergantungan oksigen ini >0.05 Torr ialah fosforilasi oksidatif tidak menyumbang kepada pengawalseliaan metabolisme selular atau fungsi tisu yang bergantung kepada oksigen di bawah keadaan fisiologi. Yang kedua adalah berdasarkan data yang menunjukkan bahawa perubahan dalam sitokrom c pengurangan dan metabolisme tenaga bertindak balas terhadap P o 2 perubahan pada tekanan oksigen setinggi 30 Torr (15, 35–37, 40, 41). Nilai ini berhampiran dengan min P o 2 dalam ruang interstisial tisu dan tekanan oksigen vena bercampur. Akibat daripada pemerhatian terakhir adalah bahawa fosforilasi oksidatif mitokondria, sebagai tambahan kepada "loji kuasa" metabolik sel, sangat responsif terhadap perubahan tekanan oksigen di bawah keadaan fisiologi dan, oleh itu, mempunyai peranan penting dalam pengawalan metabolisme. dan sistem penyampaian nutrien.

Perbezaan eksperimen yang dilaporkan mungkin telah berlaku, sebahagian besarnya, disebabkan oleh had teknikal pengukuran oksigen dan pengurangan sitokrom. Dalam kebanyakan eksperimen asal, "kerja sekitar" digunakan untuk mengimbangi had teknikal, yang berkemungkinan memperkenalkan sumber ralat sistematik yang, dalam beberapa kes, membawa kepada kesimpulan yang salah. Dalam kertas kerja ini, kami melaporkan pengukuran menggunakan teknologi terkini untuk penentuan tekanan oksigen dan sitokrom. c pengurangan. Keputusan kami menyokong paradigma kedua: bahawa pergantungan oksigen bagi fosforilasi oksidatif memanjang setinggi tekanan oksigen purata dalam tisu pada pH fisiologi 7.4. Tambahan pula, kami menunjukkan bahawa pergantungan oksigen menjadi lebih rendah pada pH yang lebih berasid. Pemerhatian terakhir mempunyai akibat yang meluas, salah satunya ialah sel-sel yang berubah dalam tumor pepejal mungkin mempunyai kelebihan metabolik yang ketara ke atas sel-sel normal jiran dengan dapat mengatasinya untuk bekalan oksigen yang terhad.


Muat turun sekarang!

Kami telah memudahkan anda untuk mencari Ebook PDF tanpa sebarang penggalian.Dan dengan mempunyai akses kepada e-buku kami dalam talian atau dengan menyimpannya pada komputer anda, anda mempunyai jawapan yang mudah dengan Jawapan Pogil Fosforilasi Oksidatif. Untuk mula mencari Jawapan Pogil Fosforilasi Oksidatif, anda betul untuk mencari tapak web kami yang mempunyai senarai koleksi manual yang komprehensif.
Perpustakaan kami ialah perpustakaan terbesar yang mempunyai ratusan ribu produk berbeza yang diwakili.

Akhirnya saya mendapat ebook ini, terima kasih untuk semua Jawapan Pogil Fosforilasi Oksidatif yang saya dapat sekarang!

Saya tidak fikir ini akan berjaya, kawan baik saya menunjukkan kepada saya laman web ini, dan ia berlaku! Saya mendapat eBook saya yang paling dikehendaki

wtf ebook hebat ini secara percuma?!

Rakan-rakan saya sangat marah sehingga mereka tidak tahu bagaimana saya mempunyai semua ebook berkualiti tinggi yang mereka tidak tahu!

Sangat mudah untuk mendapatkan e-buku berkualiti )

begitu banyak laman web palsu. ini adalah yang pertama yang berjaya! Terima kasih banyak-banyak

wtffff saya tidak faham ini!

Cuma pilih butang klik kemudian muat turun anda, dan lengkapkan tawaran untuk mula memuat turun e-buku. Jika ada tinjauan hanya mengambil masa 5 minit, cuba mana-mana tinjauan yang sesuai untuk anda.


2,4-Dinitrophenol gagal untuk merangsang pecahan perantara tenaga tinggi larut fosforilasi oksidatif yang diasingkan daripada Alcaligenes faecalis ekstrak.

Sebaik sahaja perantaraan dipecahkan, melalui tindak balas lain, enzim gandingan dihalang daripada perkaitan semula dengan zarah pengangkutan elektron oleh 2,4-dinitrophenol.

Zarah pemfosforilasi yang dicuci dengan 2,4-dinitrophenol kehilangan enzim gandingan dan dengannya keupayaan untuk membentuk perantaraan yang kaya tenaga dan untuk menggandingkan fosforilasi kepada pengangkutan elektron.

Zarah fosforilasi yang mengandungi enzim gandingan terikat mampu membentuk perantara tenaga tinggi walaupun dengan kehadiran 2,4-dinitrophenol. Walau bagaimanapun, selepas kitaran pembentukan pertama ini, tiada lagi boleh dibentuk kerana 2,4-dinitrophenol menghalang perkaitan semula enzim gandingan dengan zarah pengangkutan elektron.

2,4-Dinitrophenol merangsang pernafasan dalam zarah pemfosforilasi bakteria.


Isi kandungan

Mukadimah
Bab 1 Kaedah Rajah: Menyatakan
1.1 Pengenalan
1.2 Gambar rajah untuk Sistem Keadaan Tetap (dan Keseimbangan).
1.3 Gambarajah Arah dan Populasi Keadaan Mantap di Negeri
1.4 Contoh Mudah Penggunaan Gambarajah Arah
1.5 Fluks Peralihan dan Kebarangkalian Negeri
Rujukan
Bab 2 Kaedah Rajah: Kitaran
2.1 Kitaran dan Fluks Kitaran
2.2 Kinetik Fluks Kitaran Sehala pada Tahap Kitaran
2.3 Contoh Lanjutan Kitaran dan Gambarajah Fluks
2.4 Pengiraan Kebarangkalian Keadaan daripada Fluks Kitaran
Rujukan
Bab 3 Fluks dan Daya
3.1 Contoh: Pengangkutan Membran Dua Ligan
3.2 Perhubungan Malar Kadar Substrat-Produk
3.3 Contoh: Pengangkutan Aktif Na+ dan K +
3.4 Hubungan Timbal Balik dan Termodinamik Tak Boleh Balik
Rujukan
Bab 4 Tahap Tenaga Bebas Keadaan Makromolekul
4.1 Tahap Tenaga Bebas Negeri
4.2 Contoh Kitaran Tunggal
4.3 Contoh Kitaran Berbilang Mudah dengan Dua Daya
4.4 Enzim-Substrat Diubahsuai oleh Ligand
Rujukan
Bab 5 Pengecutan Otot
5.1 Prinsip Am
5.2 Formalisme Kinetik
5.3 Pengeluaran Entropi dan Sifat Arah
5.4 Status Semasa Model Otot
5.5 Pemindahan Tenaga Percuma dalam Pengecutan Otot
Rujukan
Bab 6 Stokastik dan Turun Naik di Kitaran dan Peringkat Negeri
6.1 Stokastik Penyiapan Kitaran
6.2 Beberapa Pertimbangan Stokastik Selanjutnya dalam Pengecutan Otot
6.3 Stokastik Negeri: Sistem Dua Keadaan
6.4 Stokastik Negeri: Gambarajah Arbitrari
Rujukan
Bab 7 Subsistem Berinteraksi dan Kompleks Multienzim
7.1 Contoh: Kompleks Dua Enzim
7.2 Contoh: Kompleks Tiga Enzim
7.3 Contoh: Dua Enzim Berinteraksi
7.4 Fosforilasi Oksidatif
Rujukan
Lampiran 1 "Pengurangan" Rajah
Lampiran 2 Penyelesaian Diagram untuk Rajah Fluks Nix
Lampiran 3 Ligan Bercas dan Potensi Membran
Lampiran 4 Beberapa Sifat Rajah Kitaran Tunggal
Lampiran 5 Sistem Menyerap (dan Memancarkan) Cahaya
Lampiran 6 Tahap Tenaga Asas dan Bebas Kasar dalam Kes Khas Mudah
Indeks


Struktur dan Fungsi Mitokondria

Mitokondria (Rajah 8) adalah tempat tindak balas oksidatif-fosforilasi berlaku. Mitokondria adalah khusus, petak selular (berbentuk bujur) berbentuk batang (organel) dengan dimensi lebih kurang 2 &mikrom kali 0.5 &mikrom.(Ingat bahawa protein Ferritin mempunyai diameter kira-kira 80 Å, atau 8 x 10 -3 &mikrom. ) Mitokondria terdapat dalam hampir setiap sel badan. Ia mengandungi enzim yang diperlukan untuk kitaran asid sitrik (langkah terakhir dalam pemecahan glukosa), fosforilasi oksidatif, dan pengoksidaan asid lemak.

Rajah 8

Ini adalah gambarajah skematik yang menunjukkan membran mitokondria. Bentuk ungu pada membran dalam mewakili protein, yang diterangkan dalam bahagian di bawah. Pembesaran bahagian berkotak membran dalam dalam rajah ini ditunjukkan dalam Rajah 8, di bawah.

Membran mitokondria adalah penting untuk peranan organel ini dalam fosforilasi oksidatif. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8, mitokondria mempunyai dua membran, membran dalam dan luar. Membran luar adalah telap kepada kebanyakan molekul dan ion kecil, kerana ia mengandungi saluran protein besar yang dipanggil porin. Membran dalam tidak telap kepada kebanyakan ion dan molekul polar. Membran dalam adalah tapak fosforilasi oksidatif. Walaupun membran kebanyakannya tidak telap, ia mengandungi saluran dan pam H + (proton) khas yang membolehkan gandingan tindak balas redoks melibatkan NADH dan O2 (Persamaan 9-10) kepada tindak balas fosforilasi ADP (Persamaan 8), seperti yang diterangkan di bawah ("Tindak Balas Pengoksidaan-Pengurangan dan Pengepaman Proton dalam Fosforilasi Oksidatif"). (Imbas kembali perbincangan tentang saluran protein dalam Tutorial " Mengekalkan Kimia Badan: Dialisis dalam Buah Pinggang ".)

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 8, di dalam membran dalam adalah ruang yang dikenali sebagai matriks ruang antara dua membran dikenali sebagai ruang antara membran. Bahagian matriks membran dalam mempunyai cas elektrik negatif berbanding ruang antara membran disebabkan oleh kecerunan H + yang ditetapkan oleh tindak balas redoks (Persamaan 9 dan 10). Perbezaan cas ini digunakan untuk menyediakan tenaga bebas (G) untuk tindak balas fosforilasi (Persamaan 8).


4 Bahagian Eksperimen

Kultur sel

Talian sel (293T, MCF7, HCT116 (p53 +/+), dan HepG2) telah dibiakkan dalam glukosa tinggi (25 × 10 −3 m ) medium Eagle yang diubah suai Dulbecco (Thermo Fisher Scientific) dengan 10% v/v serum lembu janin ( BI, Industri Biologi), 4 × 10 −3 m L-glutamin, 1% v/v penicillin-streptomycin (Gibco), dan 1 × 10 −3 m piruvat (Gibco) dan dikekalkan pada 37 °C dalam 5% yang dilembapkan CO2-mengandungi suasana. Ketulenan talian sel telah disahkan oleh analisis ulangan serentak pendek.

Analisis Mikroarray

Analisis transkriptik diperoleh secara kontrak Syarikat BGI (The Beijing Genomics Institute), Shenzhen, China dengan analisis data dilakukan mengikut arahan yang tersedia secara umum (www.bgionline.cn ).

Inferens dan Transfeksi RNA

Eksperimen knockdown gen telah dijalankan oleh transduksi pengantara lentiviral dengan RNA jepit rambut pendek (shRNAs). Zarah lentiviral dijana melalui pemindahan sel 293T dengan vektor PLKO.1 yang mengandungi shRNA tertentu (Jadual S2, Maklumat Sokongan) bersama-sama dengan pREV, pGag, pVSVG pada nisbah 2:2:2:1 dalam medium Opti-MEM (Gibco) selama 48 jam. Supernatan ditapis dengan penapis 0.45 µm sebelum jangkitan sel, ditambah kepada sel sasaran selama 24 jam sebelum pemilihan dengan 5 µg mL -1 puromycin. Sebagai alternatif, pemindahan dilakukan dengan plasmid yang ditunjukkan (Jadual S3, Maklumat Sokongan) menggunakan reagen Lipofectamine-2000 (Invitrogen) mengikut arahan pengilang.

Ujian Tekanan Glikolisis dan Mitokondria

Ujian dilakukan menggunakan penganalisis Seahorse XFe96 (Agilent) mengikut arahan pengilang. Sel telah disemai pada 1 × 10 4 sel setiap telaga dalam plat mikro kultur sel XF 96-telaga selama 24 jam sebelum melakukan ujian tegasan glikolisis pada 37 ° C dalam medium asas XF (2 × 10 -3 m glutamin, pH 7.4) dengan penambahan glukosa secara berurutan (10 × 10 −3 m ), oligomycin (1 × 10 −6 m ), dan 2-DG (5 × 10 −3 m ). Sebagai alternatif, ujian tekanan mitokondria dilakukan dalam medium asas XF (1 × 10 −3 m piruvat, 2 × 10 −3 m glutamin, 10 × 10 −3 m glukosa, pH 7.4) dengan penambahan berurutan oligomycin (1.0 × 10 −6). m ), FCCP (0.25 × 10 −6 m ), dan Rot/AA (0.5 × 10 −6 m ). Data dianalisis oleh pakej Ujian Tekanan Glikolisis Seahorse XF dan Penjana Laporan Ujian Tekanan Mitokondria, masing-masing.

Pecahan Subselular

Untuk pecahan sitosol/nuklear, penggantungan sel diinkubasi dengan penimbal hipotonik (25 × 10 −3 m Tris-HCl pH 7.4, 1 × 10 −3 m MgCl2, 5 × 10 −3 m KCl) di atas ais selama 5 minit sebelum menambah isipadu penimbal hipotonik yang sama mengandungi 1% NP-40 selama 5 minit lagi. Homogenat yang disediakan melalui pipet kemudiannya diempar pada 5000 x g selama 10 minit pada 4 ° C, dan supernatan dikumpul sebagai pecahan sitosol. Pelet dibilas dua kali dengan penimbal hipotonik dan digantung semula dalam penimbal suspensi nuklear (20 × 10 −3 m 4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid pH 7.9, 400 × 10 −3 m NaCl, 1 × 30 − m asid etilena diaminetetraasetik, 1 × 10 −3 m etilena glikol-bis(β-aminoetil eter)-N,N,N′,Nasid ′-tetraacetic, 1 × 10 −3 m dithiothreitol, 1 × 10 −3 m fenilmetilsulfonil fluorida). Selepas pengeraman pada ais selama 30 minit, sampel telah disentrifugasi pada 12 000 x g selama 10 minit pada 4 °C dan supernatan dikumpul sebagai pecahan nuklear. Begitu juga, sitosolik / mitokondria dilakukan dengan kit pengasingan mitokondria (Sigma) tetapi dengan sentrifugasi bertahap homogenat pada 600 x g selama 10 minit, dan kemudian pada 11 000 x g selama 10 minit untuk memperoleh supernatan (pecahan sitosol) dan pecahan pelet, yang terakhir digantung semula dengan penimbal storan mitokondria sebagai pecahan mitokondria.

Western Blotting dan Immunoprecipitation

Lisat sel telah disediakan dengan penimbal ujian imunopresipitasi radio yang mengandungi perencat protease (Beyotime) dan dijelaskan dengan sentrifugasi pada 10 000 x g selama 15 minit pada 4 °C. Jumlah yang sama seperti yang ditentukan menggunakan ujian protein RC/DC Bio-Rad telah dielektroforesis oleh elektroforesis gel sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide dan dipindahkan ke membran nitroselulosa. Membran disekat dengan susu skim 4% dan diinkubasi dengan antibodi primer semalaman pada suhu 4 ° C, dihiasi dengan antibodi sekunder konjugasi peroksidase lobak pedas (Jadual S5, Maklumat Sokongan) dengan pengesanan menggunakan chemiluminescence (Advansta). Sebagai alternatif, untuk imunopresipitasi, lisat sel disediakan dengan penimbal IP (0.5% NP-40, 20 × 10 −3 m Tris pH 7.4, 150 × 10 −3 m NaCl, 1.5 × 10 −3 m MgCl2 dan koktel perencat protease (Solarbio)) diinkubasi dengan antibodi primer yang terserap kepada manik protein A/G-sepharose (Invitrogen) selama 4 jam, dibasuh lima kali dengan penimbal IP. Sumber/pencairan antibodi ditunjukkan dalam Jadual S4 dengan imbasan imunoblot yang tidak dipangkas disediakan dalam Maklumat Sokongan.

Pewarnaan Merah Nil

Sel-sel yang tumbuh pada penutup kaca dibilas dengan garam penimbal fosfat (PBS) yang telah dipanaskan dan difiksasi dalam 4% formaldehid sebelum diwarnakan dengan larutan yang mengandungi Merah Nil (8 µg mL −1 ) dan Hoechst 33342 (0.1 µg mL −1 ) selama 10 minit pada suhu bilik. Selepas memasang slip penutup, imej dikumpulkan menggunakan mikroskop confocal ZEISS LSM 700. Untuk kuantiti, sel telah dituai dan penggantungan sel diinkubasi dengan larutan Nil Red, dibasuh dengan PBS, dan dipindahkan ke plat 96-telaga sebelum mengukur penyerapan pada OD 530 nm.

Pewarnaan Imunofluoresensi

Sel-sel yang ditanam pada penutup kaca telah ditetapkan dalam 4% formaldehid selama 15 minit pada suhu bilik sebelum permeabilisasi (0.2% Triton X-100) selama 10 minit pada suhu bilik. Sampel telah disekat (1% albumin serum lembu) selama 60 minit pada suhu bilik dan dibasuh menggunakan PBS dengan 0.05% Tween-20 (PBST) sebelum penambahan antibodi primer dalam PBST semalaman pada suhu 4 ° C. Sampel telah dibasuh dan antibodi terikat dihiasi dengan antibodi sekunder konjugasi fluorochrome yang sesuai dicairkan dalam PBST selama 1 jam pada suhu bilik. Sampel telah diwarnakan balas dengan Hoechst 33342, dipasang dalam medium pelekap anti-pudar, dan imej dikumpulkan menggunakan mikroskop confocal ZEISS LSM 700.

CRISPR/Cas9

Vektor penyuntingan DDIT3, TIGAR, dan ATF4 yang dimediasi CRISPR/Cas9 telah dibina oleh pasangan oligonukleotida gRNA penyepuhlindapan (Jadual S3, Maklumat Sokongan) dan subklon ke dalam lentiCRISPRv2 (satu sistem vektor) mengikut protokol makmal Zhang. Zarah lentiviral yang dihasilkan seperti yang diterangkan di atas menggunakan campuran 1:2:2 plasmid (Pmd2.g, PSPAX2 dan lentiCRISPRv2) digunakan untuk memindahkan sel sasaran. Selepas pemilihan dengan 5 µg mL -1 puromycin, sel yang dijangkiti secara stabil disalut dalam plat 96-telaga dan klon sel tunggal disaring oleh Western blot dan penjujukan gDNA untuk mendapatkan sel kalah mati DDIT3, TIGAR, dan ATF4.

QRT-PCR

Pengekstrakan RNA menggunakan Reagen TRIzol (Invitrogen) dilakukan pada sel yang ditanam dalam plat 12 telaga. cDNA disediakan daripada jumlah RNA menggunakan kit reagen PrimeScriptTM RT (TaKaRa) mengikut arahan pengilang. Analisis RT-PCR kuantitatif dilakukan menggunakan primer yang ditentukan (Jadual S4, Maklumat Sokongan) dengan kit One-Step PrimeScript RT-PCR (TaKaRa). Nilai ungkapan relatif dikira menggunakan perbandingan Ct kaedah dinormalisasi terhadap gen pengemasan beta-mikroglobulin.

Ujian Metabolit

ATP selular, ROS, tahap laktat ekstraselular, ROS mitokondria, dan pengambilan glukosa diukur menggunakan Kit ujian ATP (Biovision), kit ujian ROS (Beyotime), kit ujian pengeluaran laktat (Biovision), kit Ujian Pengesanan ROS Mitokondria (Cayman Chemical) , dan kit ujian pengambilan glukosa 2-NBDG (Abcam), masing-masing, mengikut arahan pengilang. Tahap Fru-2,6-BP dalam sel HepG2 DDIT3-WT dan -KO yang dirawat dengan atau tanpa glutamin ditentukan oleh Metabolomik Kuantitatif berdasarkan LC-MS daripada syarikat BGI (The Beijing Genomics Institute), Shenzhen, China.

Ujian Wartawan Luciferase

Sel-sel yang disemai dalam plat 24-telaga telah ditransfeksi bersama dengan plasmid wartawan berasaskan pGL3 yang ditunjukkan (Jadual S3, Maklumat Sokongan) bersama dengan Renilla luciferase. Selepas 24 jam, keputusan dinilai menggunakan Dual-Luciferase Reporter Assay System (Promega) dengan nilai luciferase firefly dibetulkan terhadap ukuran Renilla mengikut arahan pengeluar.

Kromatin Immunoprecipitation

Ujian ChIP dilakukan dengan kit Millipore ChIP mengikut arahan pengilang. Serpihan DNA terikat tertakluk kepada RT-PCR separa kuantitatif menggunakan primer yang ditentukan (Jadual S4, Maklumat Sokongan).

DDIT3 Kalah Mati dan Eksperimen Haiwan

Teknik kejuruteraan kromosom am digunakan untuk menyasarkan yang dicetak DDIT3 kelompok gen kotak dengan memadamkan serpihan intronik antara exon 3 dan 4 menggunakan CRISPR-CAS9 (Rajah 5A, atas). Selepas terbitan, DDIT3+/− Tikus C57/BL dikekalkan di bawah syarat SPF di bawah kontrak dengan Syarikat Biologi Cyagen. Selepas genotaip, tikus bersilang belakang dibahagikan kepada DDIT3+/+ dan DDIT3−/− kumpulan (Jadual S4, Maklumat Sokongan dan Rajah 5A, atas) dengan separuh daripada setiap kumpulan, kemudian diberi diet standard atau diet kekurangan glutamin (Medicience Ltd.). Selepas mengawan, keturunan berusia 3 minggu telah disapih dan tikus ini dikekalkan selama 9 minggu lagi mengikut diet yang ditetapkan.

Model Xenograf

Tikus bogel BALB/c (5 minggu, jantan) diperolehi daripada Shanghai SLAC Laboratory Animal Co. Ltd. Selepas 3 hari penyesuaian, tikus disuntik secara subkutan (sc) dengan sel HepG2 5.0 × 10 6 WT dan DDIT3-KO pada sisi bergantian setiap tetikus. Tikus telah rawak ke dalam kumpulan diet biasa dan diet bebas glutamin dan dikekalkan selama 4 minggu sebelum haiwan itu dikorbankan secara manusiawi dan tumor dipotong dan ditimbang. Kajian telah dijalankan dengan kelulusan daripada Jawatankuasa Etika Penyelidikan Haiwan Universiti Sains dan Teknologi China.

GTT dan ITT

Tikus dipuasakan semalaman selama 12 jam, dan tahap glukosa darah berpuasa ditentukan oleh glucometer menggunakan darah vena ekor. Untuk GTT, tikus kemudiannya disuntik i.p. dengan 10 uL larutan glukosa (200 mg mL −1 ) setiap gram berat badan dan glukosa darah diukur pada 15, 30, 60, 90, dan 120 minit selepas suntikan. Untuk ITT, tikus yang berpuasa disuntik i.p. dengan insulin pada 0.75 U kg −1 berat badan menggunakan larutan stok insulin 0.1 U mL −1 dalam 0.9% NaCl. Glukosa darah diukur pada 15, 30, 45, dan 60 minit selepas suntikan insulin. Kajian telah dijalankan dengan kelulusan daripada Jawatankuasa Etika Penyelidikan Haiwan Universiti Sains dan Teknologi China.

Analisis statistik

Data diandaikan sebagai taburan normal dan pembolehubah berterusan dinyatakan sebagai min ± SD. Semua analisis dilakukan oleh pelajar dua ekor t-ujian menggunakan GraphPad Prism 8 dengan keertian yang ditakrifkan sebagai hlm ≤ 0.05. Kebolehulangan dan bilangan replika yang digunakan ditakrifkan dalam legenda angka yang sepadan.


Fotobiomodulasi dan Tekanan Oksidatif: Cahaya Laser Diod 980 nm Mengawal Aktiviti Mitokondria dan Pengeluaran Spesies Oksigen Reaktif

Fotobiomodulasi dengan cahaya laser 808 nm secara elektif merangsang Kompleks III dan IV rantai pernafasan mitokondria, manakala Kompleks I dan II tidak terjejas. Pada panjang gelombang 1064 nm, Kompleks I, III, dan IV teruja, manakala Kompleks II dan beberapa enzim matriks mitokondria nampaknya tidak menerima foton pada panjang gelombang tersebut. Kompleks IV juga diaktifkan oleh 633 nm. Mekanisme tindakan panjang gelombang dalam julat 900-1000 nm pada mitokondria kurang difahami atau tidak diterangkan. Tekanan oksidatif daripada spesies oksigen reaktif (ROS) yang dihasilkan oleh aktiviti mitokondria adalah akibat yang tidak dapat dielakkan daripada metabolisme aerobik. Sistem enzim antioksidan untuk penghapusan ROS boleh memastikan mereka terkawal.Walau bagaimanapun, perubahan dalam aktiviti mitokondria boleh menyebabkan peningkatan pengeluaran ROS. ROS dan ATP boleh memainkan peranan dalam kematian sel, percambahan sel, dan penangkapan kitaran sel. Dalam kerja kami, mitokondria terpencil hati lembu telah disinari selama 60 saat, dalam mod gelombang berterusan dengan 980 nm dan kuasa dari 0.1 hingga 1.4 W (kenaikan 0.1 W pada setiap langkah) untuk menjana tenaga dari 6 hingga 84 J, kelancaran dari 7.7 hingga 107.7 J/cm 2 , ketumpatan kuasa dari 0.13 hingga 1.79 W/cm 2 , dan saiz titik 0.78 cm 2 . Kawalan adalah sama dengan 0 W. Aktiviti kompleks mitokondria, enzim kitaran Krebs, pengeluaran ATP, penggunaan oksigen, penjanaan ROS, dan tekanan oksidatif dikesan. Kuasa yang lebih rendah (0.1–0.2 W) menunjukkan kesan perencatan yang merupakan perantaraan (0.3–0.7 W) tidak menunjukkan kesan, dan kuasa yang lebih tinggi (0.8–1.1 W) mendorong peningkatan sintesis ATP. Meningkatkan kuasa (1.2–1.4 W) memulihkan pengeluaran ATP ke tahap kawalan. Interaksi berlaku pada Kompleks III dan IV, serta pengeluaran ATP dan penggunaan oksigen. Keputusan menunjukkan bahawa 0.1 W melepaskan rantai pernafasan dan menyebabkan tekanan oksidatif yang lebih tinggi dan perencatan drastik pengeluaran ATP. Sebaliknya, 0.8 W mengekalkan mitokondria berganding dan mendorong peningkatan pengeluaran ATP dengan penambahan aktiviti Kompleks III dan IV. Peningkatan tekanan oksidatif juga diperhatikan, mungkin akibat daripada peningkatan penggunaan oksigen dan keadaan eksperimen pengasingan mitokondria. Tiada kesan diperhatikan menggunakan 0.5 W, dan tiada kesan diperhatikan pada enzim kitaran Krebs.

1. Pengenalan

Tekanan oksidatif daripada spesies oksigen reaktif (ROS) yang dihasilkan oleh aktiviti mitokondria adalah akibat yang tidak dapat dielakkan daripada metabolisme aerobik. Peranan penting mitokondria dalam metabolisme tenaga tisu adalah untuk menukar produk biotransformasi kepada CO2 dan air. Untuk ini berlaku, enzim rantai pengangkutan elektron (ETC), seperti NADH-dehidrogenase (Kompleks I), suksinat dehidrogenase (Kompleks II), cytochrome bc1 (Kompleks III), dan cytochrome c oxidase (Kompleks IV), yang mengepam proton dari matriks ke ruang antara membran, adalah perlu, menentukan kecerunan proton dan sintesis adenosin trifosfat (ATP) oleh enzim Fo-F1 ATP sintase (Kompleks V) [1]. Apabila ETC menjadi tepu dengan elektron, ia boleh berpindah ke O2 oleh Kompleks I dan III dan menghasilkan anion superoksida [1]. Penjanaan anion superoksida juga boleh dikaitkan dengan pengurangan univalen oksigen oleh semikuinon mitokondria [2]. Dengan cara ini, lebih daripada 90% ATP yang dihasilkan dan 85-90% oksigen yang disedut oleh tisu selular aerobik diperoleh daripada mitokondria [2, 3], dan di bawah keadaan fisiologi, antara 0.2 dan 2% daripada aktiviti ini ditukar menjadi ROS. [4]. Mitokondria juga dilengkapi dengan sistem enzimatik antioksidan (AES) untuk penghapusan ROS, yang memastikan mereka terkawal tanpa menyebabkan kerosakan pada sel [5]. Walau bagaimanapun, perubahan dalam pemindahan elektron dan/atau AES boleh menyebabkan elektron terkumpul pada kompleks ETC dan meningkatkan pengeluaran ROS. Dari sudut pandangan mitokondria, ROS dan ATP boleh mengawal homeostasis sel dan memainkan peranan dalam kematian sel, percambahan sel, dan penangkapan kitaran sel.

Karu dan Afanasyeva dan Passarella dan Karu mula-mula menerangkan keupayaan cahaya merah dan inframerah dekat (NIR) untuk berinteraksi dengan mitokondria [6, 7]. Sesungguhnya, interaksi sel cahaya dalam sel bukan tumbuhan, seperti sel prokariotik dan protozoa yang tidak berfotosintesis dan sel haiwan, telah diterangkan [8]. Pada asasnya, apabila foton berinteraksi dengan fotopenerima tertentu, tenaganya diserap untuk menghasilkan elektron bertenaga tinggi. Molekul teruja boleh kehilangan status bertenaganya dalam bentuk haba atau pelepasan pendarfluor, atau tenaga cahaya yang diserap boleh dipindahkan ke molekul fotosistem sebagai elektron atau keadaan teruja. Dengan cara ini, sistem foto menukarkan tenaga foton kepada tenaga kimia, terima kasih kepada proses pengangkutan elektron yang rumit dan kecerunan proton, berakhir dengan penukaran ADP kepada ATP [9]. Dalam tumbuhan, proses ini berlaku dalam kloroplas, manakala ia berlaku dalam fotopenerima dalam bakteria, dan penukaran ADP berlaku di bahagian dalam membran sel. Dalam sel eukariotik lain, pengangkutan elektron berlaku dalam rantai pernafasan mitokondria [7, 8]. Kompleks IV ditunjukkan untuk diaktifkan secara in vitro oleh laser merah (632.8 nm, 15 mW, CW, dos

J/m 2 , 10 s) [10]. Khususnya, menurut sistem ligan logam dan spektrum penyerapan, seperti 450, 620–680, dan 760–895 nm, puncak yang berbeza secara ciri mungkin berkaitan dengan kuprum teroksida atau terkurang menjadi cytochrome c oxidase [11]. Dalam kertas sebelumnya, kami menunjukkan bahawa 808 nm secara elektif merangsang Kompleks IV dan Kompleks III teruja dengan teruk, manakala Kompleks I dan II tidak terjejas [12]. Di samping itu, dengan meningkatkan panjang gelombang kepada 1064 nm, interaksi kompleks foton dan mitokondria berubah, dan Kompleks I, III, dan IV terjejas, manakala membran mitokondria ekstrinsik Kompleks II dan enzim matriks mitokondria nampaknya tidak menerima foton pada masa ini. panjang gelombang [13].

Mekanisme tindakan panjang gelombang 900-1000 nm, bagaimanapun, kurang difahami, dan, khususnya, interaksi dengan kompleks mitokondria belum diterangkan. Sebaliknya, Wang et al. [14] membuat kesimpulan bahawa pada parameter yang diuji, 980 nm mempengaruhi saluran ion kalsium berpagar suhu tetapi tidak sitokrom c oksidase mitokondria jika dibandingkan dengan 810 nm. Air kemudiannya boleh menjadi calon sebagai kromofor untuk panjang gelombang NIR yang lebih panjang, berdasarkan spektrum penyerapannya.

Bermula dengan premis ini, tujuan kajian ini adalah untuk menilai interaksi antara cahaya laser diod 980 nm dan aktiviti mitokondria. Penyiasat membuat hipotesis bahawa menurut sebelumnya secara in vitro kesusasteraan pada panjang gelombang 1064 nm, panjang gelombang 980 nm boleh mempunyai kesan modulasi pada aktiviti rantai pernafasan. Matlamat khusus kajian adalah untuk menentukan keberkesanan laser diod 980 nm, disinari pada kuasa dari 0 hingga 1.4 W (kenaikan 0.1 W pada setiap langkah), selama 60 saat dalam mod gelombang berterusan (CW), saiz titik 0.78 cm 2 , pada mitokondria terpencil hati lembu. Aktiviti kompleks mitokondria, pengeluaran ATP, penggunaan oksigen, dan pengeluaran ROS diukur. Hasilnya telah dibincangkan dan dibandingkan dengan data dan literatur kami sebelum ini.

2. Bahan-bahan dan cara-cara

2.1. Ciri Laser, Parameter dan Kaedah Penyinaran

Reka bentuk eksperimen ditunjukkan dalam Rajah tambahan 1. Mitokondria diasingkan daripada hati lembu dan disinari seperti yang diterangkan, pada suhu udara bilik, atau sebahagiannya direndam dalam air untuk mengelakkan kesan terma makroskopik.

Peranti laser yang digunakan dalam kajian ini ialah laser diod wayarles Wiser oleh Doctor Smile–LAMBDA Spa (Vicenza, Itali). Cahaya laser diod 980 nm telah disinari oleh potongan tangan AB 2799 (Doctor Smile-LAMBDA Spa, Vicenza, Itali). Bahagian tangan AB 2799 ialah kepingan tangan baru dengan profil rasuk atas rata, yang ditetapkan mengikut spesifikasi pengilang, untuk membolehkan penghantaran penyinaran homogen ke atas kawasan permukaan dengan kawasan tempat penyinaran yang sama (0.78 cm 2 ) dan kuasa daripada sentuhan, memanjang hingga beberapa sentimeter (

100 cm) jarak dari sasaran sebagai perbandingan, bahagian tangan standard akan memberikan profil penyinaran Gaussian dan disertai dengan perbezaan rasuk ke atas jarak [12, 15]. Untuk memastikan bahawa kuasa penghantaran laser adalah malar semasa mod penyinaran dan sesuai untuk persediaan percubaan kami, meter kuasa PM160T-HP (ThorLabs, Jerman) telah digunakan mengikut Hanna et al. [15].

Untuk mengawal peningkatan haba pada sampel yang disinari, kamera terma FLIR ONE Pro-iOS (reka bentuk FLIR Systems, Inc., Portland, USA.) (julat dinamik: -20°C/+400°C resolusi 0.1°C) adalah digunakan semasa penyinaran. Ukuran suhu dikumpul sebelum dan selepas penyinaran, yang dilakukan pada suhu udara bilik (25°C) atau dengan sampel tiub sebahagiannya direndam dalam 300 ml air (25°C) (Tambahan Rajah 1). Suhu sampel mitokondria yang disinari pada suhu bilik-udara juga diukur selepas penambahan reagen untuk penilaian biokimia (suhu reagen 25°C).

Untuk tujuan percubaan kami, laser diod wayarles Wiser telah ditetapkan untuk menyinari selama 60 saat dalam mod gelombang berterusan dengan kuasa dari 0.1 hingga 1.4 W (kenaikan 0.1 W pada setiap langkah), yang menghasilkan tenaga dari 6 hingga 84 J, fluences dari 7.7 hingga 107.7 J/cm 2 , dan ketumpatan kuasa dari 0.13 hingga 1.79 W/cm 2 (sila lihat Jadual 1 untuk perwakilan yang lebih deskriptif bagi parameter).

Penyinaran dilakukan dengan kedua-dua sampel dan bahagian tangan diikat pada dirian pada jarak 3.5 mm. Penyinaran yang dilakukan dengan peranti laser dimatikan dianggap sebagai kawalan.

2.2. Reagen

Garam, substrat dan semua bahan kimia lain (gred analitik) telah dibeli daripada Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, Amerika Syarikat). Penanda Berat Molekul Protein (MW) adalah daripada Bio-Rad (Hercules, CA, Amerika Syarikat). Air ultratulen (Milli-Q Millipore, Billerica, MA, USA) telah digunakan di seluruh dunia. Langkah berjaga-jaga keselamatan telah diambil untuk bahaya kimia dalam menjalankan eksperimen. Ampicillin (25 μg/ml) digunakan dalam semua penyelesaian, dan keadaan eksperimen steril digunakan di mana sesuai.

2.3. Pengasingan Pecahan Diperkaya Mitokondria

Hati lembu daripada 2 lembu betina dan 2 lembu jantan berumur kurang daripada 1 tahun diperoleh dari rumah penyembelihan Ceva, Torino, Itali. Lembu itu dibiakkan untuk kegunaan manusia, mengikut arahan Kementerian Pertanian, Makanan dan Dasar Perhutanan Itali. Sampel diambil dan diproses serta-merta selepas penyembelihan, mengikut semua peraturan keselamatan. Memandangkan haiwan itu tidak dibiakkan atau dikorbankan di Universiti Genoa, ia tidak perlu meminta sebarang kelulusan jawatankuasa etika.

Untuk mendapatkan pecahan diperkaya mitokondria, hati lembu dibasuh dalam PBS dan dihomogenkan dalam penimbal yang mengandungi 0.25 M sukrosa, 0.15 M KCl, 10 mM Tris-HCl pH 7.4, dan 1 mM EDTA. Homogenat telah disentrifugasi pada 800 × g selama 10 minit. Supernatan ditapis dan disentrifugasi pada 12000 × g selama 15 minit. Pelet digantung semula dalam penimbal lain yang mengandungi 0.25 M sukrosa, 75 mM manitol, 10 mM Tris-HCl pH 7.4, dan 1 mM EDTA. Supernatan akhir telah disentrifugasi pada 12000 × g selama 15 minit, dan pelet mitokondria digantung semula dalam penimbal yang sama [16].

2.4. Pengukuran Penggunaan Oksigen

Kadar penggunaan oksigen (OCR) telah diuji dalam radas oksigraf yang dikawal secara termostatik yang dilengkapi dengan elektrod amperometrik (Unisense-Microrespiration, Unisense A/S, Denmark) pada pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm. Bagi setiap sampel, 50 μg daripada jumlah protein telah digunakan. Sampel telah diinkubasi dalam penimbal pernafasan yang terdiri daripada 120 mM KCl, 2 mM MgCl2, 1 mM KH2PO4, 50 mM Tris-HCl pH 7.4, dan 25 μg/ml ampisilin. Sebagai substrat pernafasan, 5 mM piruvat + 2.5 mM malat telah ditambah kepada penimbal pernafasan [12].

2.5. Penilaian Sintesis ATP Mitokondria

Untuk menilai pengeluaran ATP melalui Fo-F1 ATP synthase (ATP synthase), pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm telah dibubarkan dalam larutan yang mengandungi 100 mM Tris-HCl pH 7.4, 100 mM KCl, 1 mM EGTA, 2.5 mM EDTA, 5 mM MgCl2, 0.2 mM di(adenosin-5

) penta-fosfat, 0.6 mM ouabain, ampicillin (25 μg/ml), 5 mM KH2PO4, dan 5 mM piruvat+2.5 mM malat, digunakan sebagai substrat pernafasan. Sintesis ATP bermula selepas penambahan 0.1 mM ADP dan dipantau selama 2 minit, dalam luminometer (Glomax 20/20, Promega) dengan kaedah chemiluminescent luciferin/luciferase. Penyelesaian piawai ATP antara 10 -9 dan 10 -7 M telah digunakan untuk penentukuran [12].

2.6. Pengiraan Kecekapan Mitokondria

Untuk menilai kecekapan pengeluaran tenaga oleh pecahan diperkaya mitokondria, nisbah antara ATP yang dihasilkan dan oksigen atom yang digunakan (P/O) telah dikira. Apabila penggunaan oksigen dikaitkan dengan sempurna dengan sintesis ATP, nisbah P/O adalah kira-kira 2.5 dengan kehadiran piruvat+malat sebagai substrat pernafasan [17]. Sebaliknya, dalam status tidak berganding, nilai ini berkurangan berkorelasi dengan gred ketidakcekapan fosforilasi oksidatif.

2.7. Ujian Aktiviti Kompleks Pernafasan

Aktiviti empat kompleks pernafasan telah diuji pada 50 μg daripada jumlah protein pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm [13].

Kompleks I (NADH-ubiquinone oxidoreductase) telah diuji berikutan pengurangan ferricyanide pada 420 nm larutan ujian telah digubah oleh 100 mM Tris-HCl pH 7.4, 0.6 mM NADH, 0.8 mM ferricyanide, 50 mM KCl, 5 mM M.2, 1 mM EGTA dan 50 μM antimisin A.

Aktiviti Kompleks II (succinic dehydrogenase) diukur berikutan pengurangan ferricyanide pada 420 nm larutan ujian telah digubah oleh 100 mM Tris-HCl pH 7.4, 20 mM succinate, 0.8 mM ferricyanide, 50 mM KCl, 5 mM MgCl2, 1 mM EGTA, 20 μM rotenone, dan 50 μM antimisin A.

Aktiviti Kompleks III (cytochrome c reductase) telah diuji berikutan pengurangan cytochrome c (Cyt c) teroksida pada 550 nm larutan ujian telah digubah oleh 100 mM Tris-HCl pH 7.4 dan 0.03% cytochrome c teroksida. Ujian bermula dengan penambahan 0.7 mM NADH.

Kompleks IV (sitokrom c oksidase) telah diuji berikutan pengoksidaan Cyt c terkurang askorbat pada 550 nm larutan ujian telah digubah oleh 100 mM Tris-HCl pH 7.4, 50 mM, dan sitokrom c terkurang 0.03%.

2.8. Isocitric Dehydrogenase dan Malate Dehydrogenase Assay

Isocitric dehydrogenase (IDH EC: 1.1.1.41) dan malate dehydrogenase (MDH EC 1.1.1.37) telah diuji sebagai penanda kitaran Krebs. Bagi setiap ujian, 50 μg daripada jumlah protein pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm telah digunakan.

Untuk IDH, larutan ujian mengandungi 100 mM penimbal Imidazole pH 8, 3.5 mM MgCl2, 0.41 mM NADP, dan 0.55 mM asid isositrik [18].

Untuk MDH, larutan ujian dibentuk oleh 100 mM Tris-HCl pH 7.5, 0.5 mM asid oksaloasettik, dan 0.2 mM NADH [13].

2.9. Ujian Anion Superoksida

Anion superoksida pengeluaran telah diuji sebagai perbezaan antara jumlah dan pengurangan sitokrom c yang boleh dihalang SOD. 50 μg daripada jumlah protein pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm telah ditambah kepada 100 μM cytochrome c dan 300 U SOD, jika ada, dan perubahan dalam penyerapan cytochrome c yang dikurangkan diukur secara spektrofotometri, pada 550 nm [19].

2.10. Penilaian Peroksidasi Lipid

Untuk menilai peroksidasi lipid dalam protein pecahan diperkaya mitokondria yang dirawat atau tidak dengan laser 980 nm, tahap malondialdehid (MDA) dinilai, menggunakan bahan reaktif asid thiobarbituric (TBARS). Larutan TBARS mengandungi 15% asid trichloroacetic (TCA) dalam 0.25 N HCl dan 26 mM asid 2-thiobarbituric. Untuk menilai kepekatan basal MDA, 600 μl larutan TBARS telah ditambah kepada 50 μg daripada jumlah protein terlarut dalam 300 μl air Milli-Q, selepas 10 minit pendedahan laser. Campuran akan diinkubasi selama 40 minit pada 100°C, kemudian disentrifugasi pada 14000 rpm selama 2 minit, dan supernatan dianalisis secara spektrofotometri, pada 532 nm [20].

2.11. Analisis statistik

Analisis statistik telah dilakukan dengan perisian GraphPad Prism versi 7 (Perisian GraphPad). Semua parameter telah diuji dengan ANOVA sehala diikuti dengan ujian Bonferroni. Data dinyatakan sebagai

(SD) daripada 3 hingga 5 penentuan bebas dilakukan dalam pendua. Dalam rajah, SD ditunjukkan sebagai bar ralat. Kebarangkalian ralat dengan

telah dipilih sebagai signifikan.

3. Keputusan

3.1. Penilaian Suhu dan Kesannya terhadap Keputusan

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah tambahan 2, apabila disinari pada suhu bilik-udara (garisan biru), suhu sampel mitokondria yang disinari meningkat secara progresif (dari 25°C hingga 38°C) dengan meningkatkan kuasa dan tenaga yang disinari (garisan kuning) . Walau bagaimanapun, apabila reagen untuk analisis biokimia ditambah, suhu akhir pulih kepada nilai awal 25°C (garisan hijau). Sebaliknya, penyinaran dengan sampel mitokondria yang sebahagiannya direndam dalam air membolehkan mereka mengekalkan suhu agak malar pada 25°C (garis merah). Perbandingan keputusan yang diperoleh selepas penyinaran pada suhu bilik-udara atau dalam air tidak menunjukkan perbezaan yang ketara secara statistik.

3.2. Laser 980 nm Mempengaruhi Aktiviti OxPhos

Untuk menilai sama ada laser 980 nm memberi kesan pada pengeluaran tenaga mitokondria, seperti yang telah diperhatikan untuk laser 1064 nm Nd:YAG [13], sintesis ATP melalui sintase ATP telah dinilai menggunakan kuasa 0-1.4 W. Seperti yang dilaporkan dalam Rajah 1, laser 980 nm menyebabkan penurunan ketara dalam pengeluaran ATP apabila terdedah kepada 0.1 dan 0.2 W. Sebaliknya, kuasa antara 0.8 dan 1.1 W menentukan peningkatan sintesis tenaga, manakala nilai perantaraan (0.3-0.7 W) tidak kesan paparan. Berdasarkan data ini, kami memilih untuk menilai metabolisme tenaga mitokondria yang terdedah kepada laser 980 nm, menggunakan kuasa berikut: 0, 0.1, 0.5, dan 0.8 W.

dan menunjukkan perbezaan yang signifikan untuk dan 0.0001, masing-masing, antara sampel yang tidak dirawat (0 W) dan sampel yang disinari.

Data yang dilaporkan dalam Rajah 2 menunjukkan bahawa kadar penggunaan oksigen (OCR) (panel b) mengikuti trend yang sama yang diperhatikan untuk sintesis ATP (panel a) apabila mitokondria dirangsang dengan piruvat dan malat sebagai substrat pernafasan. Selain itu, menilai kecekapan pengeluaran tenaga mitokondria, kami mendapati bahawa kuasa yang lebih rendah menentukan bukan sahaja pengurangan aktiviti tetapi juga pengurangan nisbah P/O, iaitu sekitar 0.7, bukannya nilai biasa 2.5 [17] . Ini mencadangkan bahawa 0.1 W menyebabkan status tidak bergandingan antara pengeluaran ATP dan pernafasan. Sebaliknya, kuasa yang lebih tinggi tidak menjejaskan kecekapan mitokondria (panel c).

3.3.Modulasi Aktiviti OxPhos Dicetuskan oleh Laser 980 nm Bergantung pada Perubahan dalam Aktiviti Kompleks III dan IV

Untuk memahami sasaran laser 980 nm pada rantaian pengangkutan elektron, aktiviti empat kompleks pernafasan telah dinilai. Seperti yang dilaporkan dalam Rajah 3, hanya Kompleks III dan IV yang dimodulasi oleh laser (panel c dan d), manakala Kompleks I dan II tidak menunjukkan perbezaan antara sampel yang tidak dirawat dan dirawat (panel a dan b). Khususnya, kuasa yang lebih rendah (0.1 W) menentukan pengurangan ketara aktiviti Kompleks III dan IV. Sebaliknya, kuasa yang lebih tinggi (0.8 W) mendorong peningkatan aktiviti kompleks. Tiada kesan diperhatikan pada mana-mana kompleks dengan rawatan 0.5 W.

3.4. Laser 980 nm Tidak Mengubah Aktiviti Isocitric Dehydrogenase dan Malate Dehydrogenase

Untuk menilai sama ada modulasi aktiviti OxPhos boleh bergantung kepada perubahan kitaran Krebs, laluan huluan rantai pengangkutan elektron dan aktiviti isocitric dehydrogenase (IDH) dan malate dehydrogenase (MDH) telah dinilai. Rajah 4 menunjukkan bahawa tiga kuasa yang dipertimbangkan (0.1, 0.5, dan 0.8 W) tidak memberi kesan ke atas aktiviti IDH (panel a) dan MDH (panel b).

3.5. Modulasi Aktiviti OxPhos oleh Laser 980 nm Menentukan Peningkatan Pengeluaran Superoksida dan Pengoksidaan Lipid

Mitokondria dianggap sebagai salah satu sumber utama pengeluaran tekanan oksidatif, yang meningkat apabila pengeluaran ATP dan penggunaan oksigen tidak berganding [21]. Oleh itu, untuk menilai sama ada modulasi OxPhos disebabkan oleh rawatan laser boleh dikaitkan dengan peningkatan pengeluaran tegasan oksidatif dan pengumpulan kerosakan oksidatif, tahap superoksida dan kepekatan malondialdehid telah dinilai.

Rajah 5(a) menunjukkan bahawa kedua-dua 0.1 dan 0.8 W menentukan peningkatan pengeluaran superoksida, walaupun lebih jelas adalah kesan kuasa yang lebih rendah. Sebaliknya, kenaikan yang diperhatikan selepas rawatan dengan 0.8 W mungkin dikaitkan dengan kenaikan peningkatan OxPhos.

Trend yang sama diperhatikan dengan menilai kepekatan intraselular MDA (Rajah 5(b)), sebagai penanda peroksidasi lipid, menunjukkan bahawa peningkatan tekanan oksidatif dikaitkan dengan kerosakan oksidatif membran mitokondria. Tiada tekanan oksidatif dan peroksidasi lipid diperhatikan apabila sampel dirawat dengan 0.5 W.

4. Perbincangan

Interaksi antara cahaya dan sel terkenal dalam sel sayuran. Walau bagaimanapun, cahaya merah dan NIR mampu memodulasi metabolisme bertenaga sel bukan tumbuhan, dan ini berlaku kerana evolusi selari dan konvergen kedua-dua kloroplas dan mitokondria daripada bakteria nenek moyang [8], yang dikenali sebagai teori model endosimbion. Subjek perubatan relatif dikenali sebagai photobiomodulation dan boleh membawa kepada peningkatan keadaan patologi [22]. Data kami menerangkan buat kali pertama keupayaan cahaya 980 nm untuk berinteraksi dengan rantai pernafasan mitokondria hati lembu. Di bawah keadaan percubaan kami, cahaya laser diod digunakan untuk menyinari sel selama 60 saat, dan tiga kesan berbeza diperhatikan pada pengeluaran ATP. Kuasa yang lebih rendah (0.1–0.2 W) menunjukkan kuasa perantaraan kesan perencatan yang besar (0.3–0.7 W) tidak mempunyai kesan dan kuasa yang lebih tinggi (0.8–1.1 W) mendorong peningkatan sintesis ATP yang kuat dan stabil, yang mencapai kemuncak pada 1.1 W. Meningkatkan kuasa (1.2–1.4 W) memulihkan pengeluaran ATP ke tahap kawalan.

Kerana keadaan eksperimen terpencil mitokondria, kita tidak tahu apa akibat homeostasis sel. Walau bagaimanapun, data mencadangkan pertimbangan semula parameter yang boleh berinteraksi dengan penerima foto sel. Pada asasnya, pernyataan bahawa tenaga dan kuasa yang lebih tinggi sudah pasti mempunyai kesan merosakkan berkenaan dengan yang lebih rendah, yang "kuratif" [23, 24], harus dinilai semula. Sebenarnya, data kami menunjukkan bahawa tingkah laku hormetik pasti boleh berlaku, tetapi ke dalam tetingkap sempit kesan positif/tiada kesan/kesan negatif lebih daripada tadahan air atas atau bawah. Selain itu, keberkesanan 980 nm yang digabungkan dengan kerja terdahulu menghasilkan cahaya laser dan interaksi mitokondria panjang gelombang merah dan NIR [7, 12, 13, 25], menunjuk kepada fotobiomodulasi pada spektrum panjang gelombang yang lebih luas daripada fotosintesis. Sesungguhnya, semua bentuk kehidupan memerlukan tenaga untuk kewujudan. Walau bagaimanapun, hanya organisma fotosintesis yang membangunkan penukaran tenaga cahaya, dan dengan evolusi, julat keamatan cahaya telah dipilih untuk kelangsungan hidup yang lebih baik dalam biosfera [26]. Sel haiwan tidak memilih cahaya matahari sebagai sumber tenaga untuk metabolismenya, dan kebanyakan jenis sel tidak mempunyai interaksi dengan cahaya dari sudut pandangan ini, hanya sel yang berinteraksi dengan cahaya yang mengembangkan keupayaan untuk menggunakan rangsangan cahaya tertentu, contohnya, untuk vitamin. D pengeluaran dan visi. Interaksi antara mitokondria dan cahaya 980 nm lazimnya berlaku dengan Kompleks IV, seperti yang ditunjukkan dalam keputusan kami, walaupun pada hakikatnya aktiviti Kompleks III juga dirangsang secara mendalam. Kompleks I dan II tidak bertenaga. Oleh kerana keadaan eksperimen yang sama dengan mitokondria terpencil lembu daripada tisu hati, data yang ditunjukkan di sini dan kerja-kerja terdahulu kami mengenai kompleks mitokondria boleh dibandingkan.

Kompleks IV juga dirangsang bergerak dari 808 ke 980 dan 1064 nm. Kompleks III juga teruja dengan panjang gelombang yang sama, tetapi keamatan semakin meningkat jika dibandingkan dengan kompleks lain. Kompleks I sebaliknya dirangsang hanya oleh 1064 nm, manakala Kompleks II tidak pernah berubah. Selain itu, Kompleks IV telah ditunjukkan untuk diaktifkan secara in vitro sebanyak 633 nm [10].

Rantai pernafasan terletak di dalam membran dalam mitokondria dan terdiri daripada empat kompleks protein multimerik: Kompleks I yang mengandungi lapan kelompok Fe-S melibatkan pemindahan elektron daripada flavin mononukleotida terkurang (FMNH2) kepada ubiquinone Kompleks II mempunyai kumpulan prostetik heme b dalam domain utama, penting untuk integriti struktur dan fungsinya Kompleks III mengandungi subunit sitokrom b dan dua bahagian heme, subunit cytochrome c1 dengan satu heme, dan subunit protein Rieske (UQCRFS1) dengan gugusan (2Fe-2S) dan Kompleks IV yang memodulasi langkah terakhir dalam ETC, dengan memangkinkan pengurangan O2 ke air. Ia membentangkan dua bahagian heme dan dua pusat Cu, mengambil bahagian dalam proses pemindahan elektron [27].

Seperti yang dibincangkan sebelum ini dalam kertas kerja kami mengenai pencirian antara cahaya 1064 nm dan kompleks mitokondria, menjelaskan perubahan sebagai variasi biasa pengambilan cahaya-"logam" adalah pilihan yang tidak masuk akal. Model ini tidak dapat menjelaskan tingkah laku Kompleks I yang tidak terjejas dan, dalam analisis kedua, kerana kedua-dua pekali penyerapan besi dan tembaga tidak meningkat atau berubah dengan ketara, masing-masing, meningkatkan panjang gelombang sehingga 1064 nm [28, 29].

Sebaliknya, air mempunyai penyerapan yang lemah dalam spektrum yang kelihatan tetapi ia meningkat dengan bergerak ke arah 1064 nm. Selain itu, walaupun terdapat lipid dalam kawasan panjang gelombang dekat-inframerah, terdapat dua puncak tinggi pada 1210 dan 1720 nm dan puncak ketiga lebih rendah dalam julat 900-1000 nm [30]. Oleh itu, interaksi air ringan pada tahap nano boleh mengubah suai ciri membran sel dan aktiviti kompleks intramembran. Sebaliknya, fungsi jentera OxPhos bergantung pada integriti membran mitokondria dalam, kerana proton yang diangkut oleh kompleks pernafasan tidak seharusnya bebas untuk melepasi membran. Proton mesti dikembalikan ke matriks mitokondria hanya melalui Fo bahagian ATP sintase, untuk menghasilkan tenaga dengan cekap [31, 32]. Oleh itu, perubahan lipid yang membentuk membran mitokondria dalaman boleh menyebabkan perubahan dalam bentuk dan metabolisme tenaga [33]. Khususnya, laser boleh menjejaskan struktur cardiolipin, fosfolipid yang dinyatakan hanya dalam membran pernafasan aktif [34], memainkan peranan penting dalam struktur kompleks pernafasan [35] dan pengangkutan proton [36].

Walau bagaimanapun, adalah penting untuk ambil perhatian bahawa Kompleks pernafasan I, III, dan IV, tetapi bukan Kompleks II, tertanam dalam membran mitokondria dalam, serta F.o bahagian ATP sintase. Ini menunjukkan bahawa Kompleks II mungkin kurang terdedah untuk terjejas oleh rawatan laser. Selain itu, telah ditunjukkan bahawa hanya Kompleks I, III, dan IV, serta ATP sintase, disusun dalam kompleks super, mungkin untuk meningkatkan pengangkutan elektron dan menjadikan pengeluaran tenaga relatif lebih cekap [37-39]. Walau bagaimanapun, penyinaran boleh berinteraksi bukan sahaja dengan sitokrom yang membentuk kompleks pernafasan tetapi juga dengan ubiquinon atau cytochrome c, masing-masing ulang-alik elektron antara Kompleks I atau II dengan III, dan antara III dan IV.

Secara kontekstual, Pasternak et al. [40] menunjukkan bahawa cahaya laser 808 dan 905 nm boleh mendorong pengubahsuaian fungsi dan struktur dalam membran sel.

H3Ion O + dan OH - adalah spesies penting dalam biologi, fizik kimia, dan elektrokimia, yang membawa tindak balas asid-bes dan proses pemindahan cas dalam larutan akueus, dengan berfungsi sebagai perantara untuk pengangkutan protonik [41]. Baru-baru ini, pengarang mengkaji spektrum inframerah air tulen dan campuran untuk menunjukkan getaran IR tersembunyi spektrum IR spesies ionik air mempengaruhinya dan sebahagiannya ditakrifkan oleh dinamik spesies ionik, yang dipengaruhi. Menariknya, Walski et al. [42] mencadangkan cahaya polikromatik (750–2000 nm) mengganggu tenaga ikatan hidrogen, meningkatkan pemisahan molekul air, dan akibatnya, mengubah ciri membran biologi. Khususnya, perubahan ini boleh menjejaskan lipid tertentu, seperti cardiolipin yang disebutkan di atas, yang terlibat dalam keupayaan pengangkutan elektron antara kompleks pernafasan dan/atau dalam pengangkutan proton melaluinya, mengubah fungsi OxPhos.

Sesungguhnya, paradigma getaran mekanikal molekul adalah salah satu model terakreditasi yang menerangkan kesan sinaran tidak mengion pada sel, melalui interaksi dengan air, protein transmembran, dan dwilapisan fosfolipid untuk menghasilkan perubahan dalam kecairan membran, kebolehtelapan, dan aktiviti protein [43-45]. ].

Seperti yang dinyatakan dalam pengenalan, ROS adalah produk metabolisme oksigen, sebagai akibat semulajadi respirasi mitokondria dalam semua organisma aerobik. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan fisiologi, mitokondria mengekalkan tahap ROS di bawah kawalan oleh sistem ROS-scavenging yang menghalang kenaikan spesies reaktif dan, dengan itu, kerosakan sel [5]. Dengan cara ini, mitokondria dan kepekatan ROS yang rendah boleh memainkan peranan penting dalam homeostasis selular melalui modulasi laluan isyarat selular.

Sebaliknya, apabila terdapat tahap ROS yang tinggi dan sistem pengeluaran/penghapusan menjadi tidak seimbang, tekanan oksidatif berlaku [2], yang membawa kepada kerosakan sembarangan pada molekul biologi dan kehilangan fungsi sel dan kematian sel.

Data kami menunjukkan beberapa penyinaran boleh mendorong peningkatan pengeluaran ROS. Walau bagaimanapun, kita mesti membuat perbezaan antara kesan dos yang lebih rendah dan lebih tinggi, dari segi "jumlah" dan "modaliti dengan." Khususnya, peningkatan pengeluaran superoksida yang diperhatikan selepas penyinaran dengan 0.1 W mungkin bergantung pada status tidak berganding, walaupun aktiviti OxPhos dikurangkan berbanding dengan kawalan. Ini bergantung kepada fakta bahawa mitokondria dianggap sebagai salah satu sumber utama pengeluaran tekanan oksidatif, yang meningkat apabila pengeluaran ATP dan penggunaan oksigen tidak berganding [21]. Selain itu, peningkatan pengeluaran tekanan oksidatif boleh menyebabkan lingkaran ganas di mana perubahan aktiviti OxPhos disebabkan oleh rawatan laser meningkatkan tekanan oksidatif yang, seterusnya, menjejaskan aktiviti OxPhos secara negatif [46]. Hipotesis ini disahkan oleh pengumpulan besar-besaran MDA, yang mencadangkan bahawa tekanan oksidatif tidak diimbangi oleh pertahanan antioksidan yang mencukupi, walaupun mitokondria menyatakan kedua-dua jenis katalase dan superoksida dismutase 2 sebagai enzim antioksidan. Sebaliknya, kami bekerja dengan mitokondria terpencil, yang mungkin telah kehilangan sebahagian enzim penyahtoksik dan molekul pemulung semasa penyediaannya. Selain itu, pengangkutan monoelektron antara kompleks pernafasan menentukan pengeluaran tegasan oksidatif yang lebih mudah, baik dari segi spesies oksigen reaktif dan peroksidasi lipid, sama ada kompleks pernafasan dan ulang-alik relatif diubah.

Sebaliknya, peningkatan pengeluaran superoksida dan pengumpulan MDA dalam mitokondria yang disinari dengan 0.8 W boleh dikaitkan hanya dengan peningkatan aktiviti OxPhos, yang, dalam keadaan berganding sempurna, menghasilkan tekanan oksidatif daripada Kompleks I dan III [47, 48].

Chinopoulos dan Adam-Vizi [49] menerangkan bahawa sebagai tambahan kepada rantai pernafasan mitokondria, kitaran Krebs juga harus mempunyai peranan dalam pengurusan ROS mitokondria. Walau bagaimanapun, data kami tidak menunjukkan kesan cahaya laser 980 nm pada IDH dan MDH, serta Kompleks II (dipanggil juga succinic dehydrogenase, salah satu daripada lapan enzim yang terlibat dalam kitaran Krebs selain daripada kompleks pernafasan kedua). Ini mencadangkan bahawa dalam keadaan eksperimen kami, pembentukan ROS adalah disebabkan oleh modulasi aktiviti rantai pernafasan yang berlaku akibat interaksi fotopenerima cahaya (tembaga, besi, air) lebih daripada kenaikan suhu generik, kenaikan suhu yang secara makroskopik. dipertimbangkan, diukur dan dielakkan dalam reka bentuk eksperimen kami.

Terutama, tekanan oksidatif boleh diinduksi dalam sel oleh interaksi cahaya-mitokondria melalui cara alternatif daripada rantai pernafasan dan oksigen yang digunakan. Dalam hal ini, dalam kerja kami sebelum ini, kami menunjukkan bahawa "cahaya laser inframerah 808 nm dan 980 nm secara langsung mempengaruhi homeostasis Ca 2+ yang disimpan, bebas daripada aktiviti rantai pernafasan mitokondria" [50] mitokondria adalah salah satu rizab utama yang diasingkan. kalsium [51]. Selain itu, kami juga menunjukkan hubungan antara modulasi homeostasis kalsium dan kedua-dua pengeluaran nitrik oksida dan pelepasan glutamat dalam organisma uniselular [52] dan terminal saraf murine [53]. Hubungan timbal balik antara pembentukan ROS meningkatkan kepekatan kalsium intraselular, dan kematian / mitokondria diketahui [49]. Oleh itu, PBM selain rangsangan positif dan sokongan metabolisme sel boleh, jika tersalah tadbir, menjejaskan mediator kecederaan sel, seperti Ca 2+, ROS, dan pembentukan spesies nitrogen reaktif dan deregulasi kalsium tertunda akibat glutamat terpendam [8].

5. Kesimpulan

Kesimpulannya, kami menunjukkan buat kali pertama keupayaan cahaya laser diod 980 nm untuk berinteraksi dengan mitokondria dari hati lembu. Interaksi bertindak sebagai kesan tingkap dan Kompleks III dan IV yang berminat, serta pengeluaran ATP dan penggunaan oksigen. Penyiasatan terhadap kesan kuasa 0.1 W yang disinari selama 60 saat menyerlahkan bahawa fotobiomodulasi boleh melepaskan rantai pernafasan, mendorong tekanan oksidatif yang lebih tinggi, dan menyebabkan perencatan drastik pengeluaran ATP. Sebaliknya, 0.8 W mengekalkan mitokondria berganding dan mendorong pertambahan pengeluaran ATP dengan pertambahan aktiviti Kompleks III dan IV, pertambahan tekanan oksidatif juga diperhatikan, sebagai kemungkinan akibat daripada peningkatan penggunaan oksigen dan keadaan eksperimen pengasingan mitokondria.

Ketersediaan Data

Data yang digunakan untuk menyokong penemuan kajian ini boleh didapati daripada pengarang yang berkaitan atas permintaan.

Konflik Kepentingan

Penulis mengisytiharkan tiada konflik kepentingan.

Ucapan terima kasih

Penulis ingin merakamkan setinggi-tinggi penghargaan dan terima kasih kepada Prof. Alberico Benedicenti, atas tunjuk ajarnya terhadap kerja kami.

Bahan Tambahan

Rajah 1 tambahan: reka bentuk eksperimen. Mitokondria diasingkan daripada hati lembu. Sampel mitokondria telah disinari pada suhu bilik-udara atau dengan sampel tiub direndam dalam air. Sampel kemudian diproses untuk analisis biokimia. Rajah 2 tambahan: perwakilan kelakuan suhu sampel semasa eksperimen. Sebelum: suhu sampel sebelum penyinaran. Bilik-udara selepas: suhu sampel selepas penyinaran dilakukan pada suhu bilik-udara. Reagen selepas+udara bilik: suhu sampel selepas penyinaran dilakukan pada suhu udara bilik dan penambahan reagen untuk penilaian biokimia. Air selepas: suhu sampel selepas penyinaran dilakukan dengan sampel direndam sebahagiannya dalam air. (Bahan Tambahan)

Rujukan

  1. D. L. Johannsen dan E. Ravussin, "Peranan mitokondria dalam kesihatan dan penyakit," Pendapat Semasa dalam Farmakologi, jld. 9, tidak. 6, ms 780–786, 2009. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  2. I. B. Slimen, T. Najar, A. Ghram, H. Dabbebi, M. B. Mrad, dan M. Abdrabbah, "Spesies oksigen reaktif, tekanan haba dan kerosakan mitokondria yang disebabkan oleh oksidatif. Kajian semula,” Jurnal Antarabangsa Hipertermia, jld. 30, tidak. 7, ms 513–523, 2014. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  3. A. L. Nieminen, "Apoptosis dan nekrosis dalam kesihatan dan penyakit: peranan mitokondria," Kajian Antarabangsa Sitologi, jld. 224, ms. 29–55, 2003. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  4. H. Rubbo, R. Radi, M. Trujillo et al., "Regulasi oksida nitrik superoksida dan peroksidasi lipid yang bergantung kepada peroxynitrite. Pembentukan derivatif lipid teroksida yang mengandungi nitrogen novel," Jurnal Kimia Biologi, jld. 269, No. 42, hlm. 26066–26075, 1994. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  5. A. Almansa-Ordonez, R. Bellido, R. Vassena, M. Barragan, dan F. Zambelli, "Tekanan oksidatif dalam pembiakan: perspektif mitokondria," Biologi, jld. 9, tidak. 9, hlm. 269, 2020. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  6. T. I. Karu dan N. I. Afanasyeva, "Cytochrome oxidase sebagai photoacceptor utama untuk sel berbudaya yang tidak kelihatan dan berhampiran kawasan IR," Doklady Akad. Nauk (Moscow), jld. 342, hlm. 693–695, 1995. Lihat di: Google Scholar
  7. S. Passarella dan T. Karu, "Penyerapan sinaran jalur monokromatik dan sempit dalam IR yang boleh dilihat dan berhampiran oleh kedua-dua fotopenerima mitokondria dan bukan mitokondria menghasilkan fotobiomodulasi," Jurnal Fotokimia dan Fotobiologi. B, jld. 140, ms 344–358, 2014. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  8. A. Amaroli, S. Ferrando, dan S. Benedicenti, "Photobiomodulation mempengaruhi laluan selular utama semua bentuk kehidupan: pertimbangan pada sasaran cahaya laser lama dan baharu serta isu kalsium," Fotokimia dan Fotobiologi, jld. 95, tidak. 1, ms 455–459, 2019. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  9. K. J. Niklas, Biologi evolusi tumbuhan, University of Chicago Press, Chicago, IL, Amerika Syarikat, 1997.
  10. T. I. Karu, "Isyarat mitokondria dalam sel mamalia diaktifkan oleh sinaran merah dan Near-IR," Fotokimia dan Fotobiologi, jld. 84, tidak. 5, ms 1091–1099, 2008. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  11. T. I. Karu, "Berbilang peranan cytochrome c oxidase dalam sel mamalia di bawah tindakan sinaran merah dan IR-A," Kehidupan IUBMB, jld. 62, tidak. 8, ms 607–610, 2010. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  12. A. Amaroli, S. Ravera, S. Parker, I. Panfoli, A. Benedicenti, dan S. Benedicenti, "Laser diod 808-nm dengan alat tangan atas rata secara positif memfotobiomodulasi aktiviti mitokondria," Perubatan Foto dan Pembedahan Laser, jld. 34, tidak. 11, ms 564–571, ​​2016. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  13. S. Ravera, S. Fernando, D.Agas et al., "Cahaya laser 1064 nm Nd:YAG mempengaruhi kompleks rantai pernafasan mitokondria transmembran," Jurnal Biofotonik, jld. 12, tidak. 9, hlm. e201900101, 2019. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  14. Y. Wang, Y.-Y. Huang, Y. Wang, P. Lyu, dan M. R. Hamblin, "Photobiomodulation sel stem yang berasal dari adiposa manusia menggunakan laser 810nm dan 980nm beroperasi melalui mekanisme tindakan yang berbeza," Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Mata Pelajaran Umum, jld. 1861, no. 2, ms 441–449, 2017. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  15. R. Hanna, D. Agas, S. Benedicenti et al., "Kajian perbandingan antara keberkesanan fotobiomodulasi 980 nm yang disampaikan oleh sekeping tangan dengan profil Gaussian vs. atas rata pada pematangan osteoblas," Sempadan dalam Endokrinologi, jld. 10, hlm. 92, 2019. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  16. P. Lescuyer, J.-M. Strub, S. Luche et al., "Kemajuan dalam definisi proteom mitokondria manusia rujukan," Proteomik, jld. 3, tidak. 2, ms 157–167, 2003. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  17. P. C. Hinkle, "Nisbah P/O bagi fosforilasi oksidatif mitokondria," Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetik, jld. 1706, no. 1–2, ms 1–11, 2005. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  18. S. Ravera, M. Bartolucci, D. Calzia et al., "Fosforilasi oksidatif yang dikekalkan oleh kitaran asid trikarboksilik dalam vesikel mielin terpencil," Biochimie, jld. 95, tidak. 11, ms. 1991–1998, 2013. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  19. M. G. Signorello, S. Ravera, dan G. Leoncini, "Tekanan oksidatif yang disebabkan oleh lektin dalam platelet manusia," Biologi Redoks, jld. 32, hlm. 101456, 2020. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  20. S. Ravera, M. Bartolucci, P. Cuccarolo et al., "Tekanan oksidatif dalam sarung myelin: muka lain keupayaan fosforilasi oksidatif extramitochondrial," Penyelidikan Radikal Bebas, jld. 49, tidak. 9, ms 1156–1164, 2015. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  21. E. Cadenasand dan K. J. A. Davies, "Penjanaan radikal bebas mitokondria, tekanan oksidatif, dan penuaan," Biologi dan Perubatan Radikal Bebas, jld. 29, tidak. 3–4, ms 222–230, 2000. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  22. A. Amaroli, E. Colombo, A. Zekiy, S. Aicardi, S. Benedicenti, dan N. de Angelis, "Interaksi antara cahaya laser dan osteoblas: photobiomodulation sebagai trend dalam pengurusan pemeliharaan tulang soket-semakan," Biologi, jld. 9, tidak. 11, hlm. 409, 2020. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  23. D. Hawkins dan H. Abrahamse, "Pengaruh cahaya spektrum luas dan inframerah dalam kombinasi dengan penyinaran laser pada percambahan fibroblas kulit yang cedera," Perubatan Foto dan Pembedahan Laser, jld. 25, tidak. 3, ms 159–169, 2007. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  24. N. Houreld dan H. Abrahamse, "Pendedahan in vitro sel fibroblas diabetes yang cedera kepada laser helium-neon pada 5 dan 16 J/cm2," Perubatan Foto dan Pembedahan Laser, jld. 25, tidak. 2, ms. 78–84, 2007. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  25. M. R. Hamblin, "Mekanisme dan isyarat redoks mitokondria dalam fotobiomodulasi," Fotokimia dan Fotobiologi, jld. 94, tidak. 2, ms 199–212, 2018. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  26. A. V. Ruban, "Evolusi di bawah matahari: mengoptimumkan penuaian cahaya dalam fotosintesis," Jurnal Botani Eksperimen, jld. 66, tidak. 1, ms. 7–23, 2014. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  27. W. Xu, T. Barrientos, dan N. C. Andrews, "Besi dan tembaga dalam penyakit mitokondria," Metabolisme Sel, jld. 17, tidak. 3, ms 319–328, 2013. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  28. T. Tiearney, "Tinjauan tentang: interaksi pancaran laser dengan prinsip dan aplikasi fizikal bahan," Tech. Rep., Springer, New York, NY, USA, 1990. Lihat di: Google Scholar
  29. G. Haas dan L. Hadley, Buku Panduan Institut Fizik Amerika, McGraw-Hill, New York, NY, Amerika Syarikat, 1972.
  30. K. Jansen, M. Wu, A. F. W. van der Steen, dan G. van Soest, "Pengimejan fotoakustik aterosklerosis koronari manusia dalam dua jalur spektrum," Fotoakustik, jld. 5, tidak. 1, ms. 12–20, 2014. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  31. P. D. Boyer, "Sintase ATP—mesin molekul yang hebat," Kajian Tahunan Biokimia, jld. 66, tidak. 1, ms 717–749, 1997. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  32. A. Y. Mulkidjanian, D. A. Cherepanov, J. Heberle, dan W. Junge, "Dinamik pemindahan Proton pada antara muka membran/air dan mekanisme penukaran tenaga biologi," Biokimia, jld. 70, tidak. 2, ms. 251–256, 2005. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  33. S. Cogliati, C. Frezza, M. . E. Soriano et al., "Bentuk krista mitokondria menentukan pemasangan superkompleks rantai pernafasan dan kecekapan pernafasan," sel, jld. 155, no. 1, ms 160–171, 2013. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  34. M. Fry dan D. E. Green, "Keperluan kardiolipin untuk pemindahan elektron dalam kompleks I dan III rantai pernafasan mitokondria.," Jurnal Kimia Biologi, jld. 256, no. 4, hlm. 1874–1880, 1981. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  35. M. Zhang, E. Mileykovskaya, dan W. Dowhan, "Cardiolipin Adalah Penting untuk Organisasi Kompleks III dan IV menjadi Superkompleks dalam Mitokondria Yis Utuh," Jurnal Kimia Biologi, jld. 280, tidak. 33, ms. 29403–29408, 2005. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  36. A. M. Morelli, S. Ravera, D. Calzia, dan I. Panfoli, "Hipotesis pemindahan proton kesinambungan fasa lipid untuk sintesis ATP aerobik," Jurnal Aliran Darah Serebrum & Metabolisme, jld. 33, tidak. 12, hlm. 1838–1842, 2013. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  37. M. L. Genova, A. Baracca, A. Biondi et al., "Adakah organisasi superkompleks rantai pernafasan diperlukan untuk aktiviti pemindahan elektron yang optimum?" Biochimica dan Biophysica Acta, jld. 1777, no. 7–8, ms 740–746, 2008. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  38. M. L. Genova, C. Bianchi, dan G. Lenaz, "Organisasi struktur rantai pernafasan mitokondria," Jurnal biokimia Itali, jld. 52, tidak. 1, ms. 58–61, 2003. Lihat di: Google Scholar
  39. G. Lenaz dan M. L. Genova, "Organisasi supramolekul rantai pernafasan mitokondria: cabaran baharu untuk mekanisme dan kawalan fosforilasi oksidatif," Kemajuan dalam Perubatan Eksperimen dan Biologi, jld. 748, hlm. 107–144, 2012. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  40. K. Pasternak, D. Wróbel, O. Nowacka, I. Pieszyński, M. Bryszewska, dan J. Kujawa, "Kesan sinaran laser MLS pada membran lipid sel," Annals of Agricultural and Environmental Medicine: AAEM, jld. 25, tidak. 1, ms 108–113, 2018. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  41. A. Bodi, J. Csontos, M. Kállay, S. Borkar, dan B. Sztáray, "Mengenai protonasi air," Sains Kimia, jld. 5, tidak. 8, ms 3057–3063, 2014. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  42. T. Walski, A. Dyrda, M. Dzik et al., "Cahaya inframerah dekat mendorong pengubahsuaian pasca translasi protein sel darah merah manusia," Fotokimia & Sains Fotobiologi, jld. 14, tidak. 11, ms. 2035–2045, 2015. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  43. S. N. Ayrapetyan, A. M. Amyan, dan G. S. Ayrapetyan, "Kesan medan magnet statik, medan elektromagnet frekuensi rendah dan getaran mekanikal pada beberapa sifat fizikokimia air," dalam Air dan Sel, G. H. Pollack, I. L. Cameron, dan D. N. Wheatley, Eds., hlm. 151–164, Springer, 2006. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  44. A. Amaroli, M. G. Chessa, G. Bavestrello, dan B. Bianco, "Kesan medan elektromagnet frekuensi sangat rendah terhadap faktor tekanan: Satu kajian dalam Dictyostelium discoideum sel," Jurnal Protistologi Eropah, jld. 49, tidak. 3, ms 400–405, 2013. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  45. S. Ravera, I. M. Pepe, D. Calzia, A. Morelli, dan I. Panfoli, "Medan elektromagnet frekuensi sangat rendah menjejaskan anhidrase karbonik berkaitan lipid," Biologi dan Perubatan Elektromagnet, jld. 30, tidak. 2, ms. 67–73, 2011. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  46. B. S. Tiwari, B. Belenghi, dan A. Levine, "Tekanan oksidatif meningkatkan pernafasan dan penjanaan spesies oksigen reaktif, mengakibatkan pengurangan ATP, pembukaan peralihan kebolehtelapan mitokondria, dan kematian sel yang diprogramkan," Fisiologi Tumbuhan, jld. 128, tidak. 4, ms 1271–1281, 2002. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  47. Q. Chen, E. J. Vazquez, S. Moghaddas, C. L. Hoppel, dan E. J. Lesnefsky, "Pengeluaran Spesies Oksigen Reaktif oleh Mitokondria:," Jurnal Kimia Biologi, jld. 278, no. 38, hlm. 36027–36031, 2003. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  48. J. Hirst, M. S. King, dan K. R. Pryde, "Penghasilan spesies oksigen reaktif oleh kompleks I," Dalam Transaksi Masyarakat Biokimia, jld. 36, tidak. 5, ms. 976–980, 2008. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  49. C. Chinopoulos dan V. Adam-Vizi, "Kalsium, mitokondria dan tekanan oksidatif dalam patologi neuron. Aspek novel tema yang kekal,” Jurnal FEBS, jld. 273, no. 3, ms 433–450, 2006. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  50. S. Ferrando, D. Agas, S. Mirata et al., "Penyinaran laser inframerah 808 nm dan 980 nm menjejaskan percambahan spora dan homeostasis kalsium yang disimpan: kajian perbandingan menggunakan kepingan tangan penghantaran dengan standard (Gaussian) atau atas rata profil,” Jurnal Fotokimia dan Fotobiologi. B, Biologi, jld. 199, artikel 111627, 2019. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  51. L. Contreras, I. Drago, E. Zampese, dan T. Pozzan, "Mitokondria: sambungan kalsium," Biochimica dan Biophysica Acta, jld. 1797, no. 6-7, ms 607–618, 2010. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  52. A. Amaroli, A. Benedicenti, S. Ferrando et al., "Photobiomodulation oleh laser diod inframerah: kesan pada kepekatan kalsium intraselular dan pengeluaran oksida nitrik Paramecium," Fotokimia dan Fotobiologi, jld. 92, tidak. 6, ms 854–862, 2016. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar
  53. A. Amaroli, M. Marcoli, A. Venturini et al., "Foton laser inframerah dekat mendorong pembebasan glutamat daripada terminal saraf serebrokortikal," Jurnal Biofotonik, jld. 11, tidak. 11, hlm. e201800102, 2018. Lihat di: Tapak Penerbit | Google Scholar

Hak cipta

Hak Cipta © 2021 Andrea Amaroli et al. Ini ialah artikel akses terbuka yang diedarkan di bawah Lesen Atribusi Creative Commons, yang membenarkan penggunaan, pengedaran dan pengeluaran semula tanpa had dalam mana-mana medium, dengan syarat karya asal dipetik dengan betul.


Tonton videonya: Bagaimanakah tahapan Rantai Transfer Elektron dan Kemiosmosis? (Februari 2023).