Bilgi

5.5: ATP Sentezinden Elektron Aktarımının Ayrılması - Biyoloji

5.5: ATP Sentezinden Elektron Aktarımının Ayrılması - Biyoloji


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.

Yani, bu oksidatif fosforilasyondur. Sistem normalde, iç mitokondriyal zarın H'ye karşı geçirimsizliği nedeniyle yüksek oranda kendi kendini düzenler.+. Dolayısıyla solunum hızı ile fizyolojik enerji ihtiyacı arasında doğrudan bir ilişki vardır.

İlginç bir şekilde, elektron taşıma zincirinin ve ATP oluşumunun bu sıkı bağlantısının bir istisnası vardır. Yeni doğan ve kış uykusuna yatan memelilerde en sık bulunan kahverengi yağın (aka kahverengi yağ dokusu) amacı, hayvanı sıcak tutmak için titremeyen (hareket bazlı olmayan) ısı üretmektir. Bu, elektron taşıma zincirinin ATP sentezinden ayrılmasıyla gerçekleştirilir. Bu ayrılma, termojenin adı verilen bir mitokondriyal proton kanalının varlığına dayanan hormonal olarak kontrol edilen bir süreçtir. Norepinefrin hormonu, termojenin kanalını açan serbest yağ asitlerinin üretimini arttırır. Bu, protonların ATP sentazından geçmek zorunda kalmadan zarlar arası boşluktan matrise geri akmasına izin verir. Bu nedenle elektron taşıma zinciri kopmaya devam edebilir, ATP seviyeleri birikmez, solunum hızında azalma olmaz ve ATP üretiminde kullanılmayan fazla enerji ısı olarak salınır.

Aslında günümüzde çeşitli araştırma ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan 2,4-dinitrofenol, bir zamanlar diyet ilacı olarak kullanılıyordu (1930'larda), çünkü farklı bir mekanizma yoluyla ATP sentezinden elektron taşınmasını da ayırdı. Etki mekanizması, mitokondriyal zardan serbestçe yayılırken protonları taşıma ve salma yeteneğinden türetilmiştir (çünkü küçük bir hidrofobik moleküldür). Bu devam ettikçe, hücreler giderek daha fazla karbonhidrat ve yağ deposunu katabolize eder, bu da diyet yapanların ilgisinin nedenidir. Ne yazık ki, bu diyet yapanların bazıları için, elektron taşıma zincirini ATP sentezinden ayırmanın bu farmakolojik yolu, alınan DNP miktarından başka bir düzenlemeye sahip değildi. Doz aşımı durumlarında, az ATP ve çok miktarda ısı üretirken solunum hızları çarpıcı biçimde yükselebilir. Aslında, aşırı dozda hastalık ve ölüm, genellikle düşük ATP mevcudiyetinden ziyade vücut sıcaklığındaki artıştan kaynaklanır. Ne yazık ki, tehlikelere rağmen DNP ile kendi kendine ilaç kullanan bazı diyetçiler ve vücut geliştiriciler var.


5.5: ATP Sentezinden Elektron Aktarımının Ayrılması - Biyoloji

Elektrokimyasal gradyan, elektron taşıma zincirinin hızını ATP sentezi hızına bağlar. Elektron akışı proton pompalamasını gerektirdiğinden, elektron akışı, protonların ATP sentezi için kullanılmasından (bağlı oksidatif fosforilasyon) veya ATP sentaz gözenekini kısa devre yapan bir mekanizma ile matrikse döndürülmesinden (ayrılma) daha hızlı gerçekleşemez.

7.7.1. Kavrama Yoluyla Düzenleme

ATP kimyasal bağ enerjisi, enerji gerektiren reaksiyonlarda kullanıldığından, ADP ve Pi konsantrasyonları artar. ATP sentazına bağlanmak için ne kadar fazla ADP bulunursa, ATP sentaz gözenekinden membranlar arası boşluktan matrikse proton akışı o kadar büyük olacaktır. Böylece, ADP seviyeleri yükseldikçe proton akışı artar ve elektrokimyasal gradyan azalır (Şekil 1). 7.2 ve 7.3). Elektron taşıma zincirinin proton pompaları, elektrokimyasal gradyanı korumak için artan proton pompalaması ve elektron akışı ile yanıt verir. Sonuç artar O2 tüketim. Elektron taşıma zincirinde artan NADH oksidasyonu ve artan ADP konsantrasyonu, daha fazla NADH ve FADH sağlamak için TCA döngüsü gibi yakıt oksidasyon yollarını uyarır.2 elektron taşıma zincirine. Örneğin, egzersiz sırasında kas kasılması için daha fazla ATP kullanırız, daha fazla oksijen tüketiriz, daha fazla yakıtı oksitleriz (yani daha fazla kalori yakmak anlamına gelir) ve elektron taşıma zincirinden daha fazla ısı üretiriz. Dinlenirsek ve ATP kullanım oranı azalırsa, proton akışı azalır, elektrokimyasal gradyan artar ve proton "geri basıncı" elektron taşıma zincirinin hızını azaltır. NADH ve FADH2 elektron taşıma zincirinde bu kadar hızlı oksitlenemezler ve sonuç olarak bunların oluşumu, onları oluşturan enzimleri inhibe eder. Elektron taşıma zinciri çok yüksek bir kapasiteye sahiptir ve ATP kullanımındaki herhangi bir artışa çok hızlı yanıt verebilir.

7.7.2. ATP sentezinin elektron taşınmasından ayrılması

Protonlar, ATP sentaz gözeneğinden geçmeden matrise geri sızdığında, ATP üretmeden elektrokimyasal gradyanı zar boyunca dağıtırlar. Bu fenomene "ayrılma" denir. oksidatif fosforilasyon. olarak bilinen kimyasal bileşiklerle oluşur. ayırıcılar ve fizyolojik olarak, zar boyunca proton iletkenlik kanalları oluşturan kopamayan proteinlerle oluşur. Oksidatif fosforilasyonun ayrılması, artan oksijen tüketimi ve ısı üretimi ile sonuçlanır Elektrokimyasal gradyanı korumak için elektron akışı ve proton pompalama girişimi olarak.


Mitokondri genellikle bir hücrenin "güç merkezi" olarak tanımlanır, çünkü burada enerji büyük ölçüde gıdaların oksidasyonundan salınır. Yağ asitlerinin beta oksidasyonundan ve Krebs döngüsünden üretilen indirgeyici eşdeğerler, elektron taşıma zincirine (solunum zinciri de denir) girer. Bir dizi redoks reaksiyonu sırasında, elektronlar kontrollü adımlarla enerjilerini serbest bırakarak zincir boyunca ilerler. Bu reaksiyonlar, protonların mitokondriyal matristen iç zardan zarlar arası boşluğa aktif taşınmasını sağlar. Solunum zinciri, beş ana tip taşıyıcı flavin, demir-kükürt merkezleri, kinonlar, sitokromlar (hem proteinleri) ve bakırdan oluşur. Solunum zincirine giren iki ana indirgeme eşdeğeri NADH ve FADH2'dir. NADH, NADH'ye özgü dehidrojenaz yoluyla bağlanırken FADH2, süksinat dehidrojenaz ve yağ asidi oksidasyon yolunun bir ubikinon redüktaz içinde yeniden oksitlenir. Oksijen, elektronların son alıcısıdır ve protonlarla aerobik hücresel solunumun son ürünü olan suya dönüştürülür. Bir proton elektrokimyasal gradyanı (genellikle proton hareket kuvveti olarak adlandırılır), matrikse göre zarlar arası boşlukta pozitif yük ile iç zar boyunca kurulur. Proton hareket kuvveti tarafından yönlendirilen protonlar, ATP sentazına girebilir ve böylece mitokondriyal matrise geri dönebilir. ATP sentazları, bu ekzergonik akışı matriste ATP oluşturmak için kullanır, bu süreç kemiozmotik eşleşme olarak adlandırılır. Bu işlemin bir yan ürünü ısı üretimidir.

Bir antiport, ATP-ADP translokaz, tercihen ATP'yi matristen ihraç eder ve böylece matriste yüksek bir ADP:ATP oranını korur. Elektron akışının ATP sentezine sıkı bir şekilde bağlanması, oksijen tüketiminin ADP mevcudiyetine (solunum kontrolü olarak adlandırılır) bağlı olduğu anlamına gelir. Yüksek ADP (düşük ATP) elektron akışını artırarak oksijen tüketimini artırır ve düşük ADP (yüksek ATP) elektron akışını azaltır ve böylece oksijen tüketimini azaltır. Mitokondriyal ATP sentezinin birçok inhibitörü vardır. Çoğu, ya elektron akışını bloke ederek (örn. siyanür, karbon monoksit, rotenon) ya da ATP sentezinden elektron akışını ayırarak (örn. dinitrofenol) etki eder. Termogenin, kahverengi yağda bulunan doğal bir proteindir. Yeni doğan bebeklerde bol miktarda kahverengi yağ bulunur ve termojenin ürettiği ısı, ATP sentezine bir alternatiftir (ve dolayısıyla elektron akışı sadece ısı üretir) ve yenidoğanlarda vücut sıcaklığının korunmasını sağlar.

Elektron taşıma zinciri, iç mitokondriyal zarda bulunur ve dört enzimatik kompleks (I-IV) halinde organize edilmiş yaklaşık 80 protein içerir. Kompleks V, ATP üretir ancak elektron transfer aktivitesi yoktur. Bu 5 komplekse ek olarak iki elektron mekik molekülü Koenzim Q (ubikinon, CoQ olarak da bilinir) ve Sitokrom c (Cytc) vardır. Bu iki molekül, zincirdeki büyük kompleksler arasında elektronları taşır.

Bu işlem tarafından kaç ATP üretilir? Teorik olarak, her glikoz molekülü için 32 ATP üretilebilir. Elektronlar zincirde NADH'den oksijene düşerken, dışarı pompalanan ve ATP sentazından geri dönen protonların sayısı elektron çifti başına 2.5 ATP üretebilir. FADH2 tarafından bağışlanan her bir çift için sadece 1.5 ATP oluşturulabilir. Her glikoz molekülünden on iki çift elektron çıkarılır.

NAD+ ile 10 = 25 ATP
2 ile FADH2 = 3 ATP.

Toplam 28 ATP yapmak. Bununla birlikte, Krebs döngüsü sırasında 2 ATP oluşur ve her glikoz molekülü için glikoliz sırasında 2 ATP oluşur, bu nedenle toplam ATP verimi 32 ATP olur. Gerçekte, solunum zincirinden gelen enerji diğer işlemler için kullanılır (önemli iyonların ve moleküllerin aktif taşınması gibi), bu nedenle normal solunum koşulları altında gerçek ATP verimi muhtemelen 32 ATP'ye ulaşmaz.

Elektron taşıma zincirini besleyen indirgeyici eşdeğerler, yani NADH ve FADH2, Krebs döngüsü (TCA döngüsü) ve yağ asitlerinin beta oksidasyonu tarafından üretilir. Krebs döngüsündeki üç adımda (izositratın oksoglutarat'a oksoglutarat dönüşümü, süksinil-CoA'ya Malat'ın oksaloasetata dönüşümü), bir çift elektron (2e-) çıkarılır ve NADH ve H+ oluşturarak NAD+'ya aktarılır. Tek bir adımda, süksinattan bir çift elektron çıkarılarak FAD, FADH2'ye indirgenir. Yağ asitlerinin beta oksidasyonundan, işlemdeki bir adım NADH ve H+'yı ve bir başka adım FADH2'yi oluşturur.

Glikolizden üretilen sitoplazmik NADH, glikoliz için gerekli olan NAD+'ı yeniden oluşturmak için oksitlenmelidir, aksi takdirde glikoliz işlevi durur. NADH'yi doğrudan mitokondriyal matrise taşıyan bir taşıyıcı yoktur ve iç mitokondriyal zar NADH'ye karşı geçirimsizdir, bu nedenle hücre, indirgeyici eşdeğerleri mitokondriye taşımak ve sitozolik NAD+'yı yeniden oluşturmak için iki mekik sistemi kullanır.
Birincisi, iç zar içinde FADH2 üretmek için sitozolik NADH'den elektronları kullanan gliserol fosfat mekiğidir. Bu elektronlar daha sonra Koenzim Q'ya akar. Kompleks I atlanır, böylece bu yolla NADH başına sadece 1.5 ATP oluşturulabilir. Bu sistemdeki tüm reaksiyonları toplayan genel dengeli denklem,

NADH (sitosol) + H+ (sitosol) + NAD+ (mito.) = NAD+ (sitosol) + NADH (mito.) + H+ (mito.)

Malat-aspartat mekiği, mitokondriyal matriste NADH üretmek için malat oksidasyonunu kullanır. Bu NADH daha sonra doğrudan kompleks I'e beslenebilir ve böylece solunum zinciri yoluyla 3 ATP oluşturabilir. Genel dengeli denklem

NADH (sitosol) + H+ (sitosol) + FAD (iç zar) = NAD+ (sitosol) + FADH2 (iç zar)

Bu mekik sistemlerinin her ikisi de sitozolik NAD+ üretir.

NADH için giriş noktası kompleks I'dir (NADH dehidrogenaz) ve FADH2 için giriş noktası Koenzim Q'dur. Ubiquinone yoluyla yağ asidi oksidasyonundan elektron girişi karmaşıktır ve şemada gösterilmemiştir.


Sperm mitokondriyal ayrışma

Mitokondri, iç mitokondriyal membran (IMM) üzerindeki iki büyük taşıma protein kompleksinin aktivitelerini birleştirerek ATP üretir - Elektron Taşıma Zinciri (ETC) ve ATP Sentaz. ETC, IMM boyunca bir elektrokimyasal H + gradyanı (ΔΨ) oluşturmak için mitokondriyal matristen Hidrojen iyonlarını (H+) pompalar. ATP Sentazı daha sonra H+'nın mitokondriyal matrise geri yayılmasını sağlar ve moleküler bir su çarkı gibi, bu difüzyon tarafından salınan enerjiyi ATP'yi sentezlemek için kullanır.

Başlangıçta H+ iyonlarının yalnızca ATP sentaz yoluyla matrikse geri dönebileceği varsayılmıştı, ancak şimdi IMM'de H+'nın mitokondriyal matrikse dönmesine izin verebilen, ancak ATP üretmeyen başka proteinler olduğu iyi anlaşılmıştır. ve bunun yerine açığa çıkan enerjiyi ısı olarak dağıtın. Mitokondriyal ayrışma olarak bilinen bu fenomen, mitokondriyal fonksiyon ve bütünlük için çok önemlidir. Özel termojenik dokularda, kahverengi ve bej yağda, mitokondriyal ayrılma, çekirdek vücut sıcaklığının korunmasına ve vücut ağırlığının kontrol edilmesine yardımcı olur ve ayrılma proteini 1 (UCP1) aracılık eder.

Diğer dokuların çoğunda, mitokondri daha nadiren ayrılır ve ayrıldıklarında IMM boyunca daha küçük bir H + akımı taşırlar. Bununla birlikte, bu "hafif" ayrılma, dokuların çoğunda meydana geldiğinden, termojenez, vücut ağırlığı, sağlıklı metabolizma ve üreme potansiyeli üzerinde önemli bir etkisi olabilir.

Son zamanlarda, hafif mitokondriyal ayrışmanın Adenozin Nükleotid Taşıyıcı (ANT) proteinlerinin aracılık ettiği gösterilmiştir. Bu proteinlerin birincil işlevi, ATP'yi mitokondriyal matristen dışarı taşımaktır, ancak kimyasal ayrıştırıcılar tarafından aktive edildiğinde, H + iyonlarının geçmesine de izin verir, böylece mitokondriyi ayırır - IMM potansiyelini azaltır ve ATP sentezini yavaşlatır. İnsanlarda ve farelerde, birkaç ANT izoformu vardır ve insan ANT4'ü yalnızca spermde eksprese edilir.

ANT4 daha önce mükemmel bir kontraseptif hedef olarak kabul edilmişti ve biz onun ayrılma işlevini etkinleştirmeyi, böylece spermin enerjisini boşaltmayı ve bir yumurtayı bulamamalarını ve döllemelerini engellemeyi hedefliyoruz. Bu yaklaşım, ANT4'ü hedeflemeye yönelik önceki girişimlerde bulunandan daha az yan etkiye sahip unisex kontraseptiflerin oluşturulmasına yol açabilir.


Soyut

Mitokondriyal oksidatif fosforilasyonun (OX PHOS) 2,4-dinitrofenol ve 2,6-dinitrofenolün klasik ikame edilmemiş fenolik ayrıştırıcılarının maksimum ayrılma aktivitesini değerlendirmek için bir prosedür geliştirilmiştir. Maksimum ayrıştırma etkinliği için gerekli ayrıştırıcı konsantrasyonları C'nin pH'ın güçlü bir fonksiyonu olduğu bulunmuştur ve pH 5 ila pH 9 arasında pC ile pH arasında doğrusal bir ilişki elde edilmiştir. Sulu ve lipiddeki ayrıştırıcı konsantrasyonlarının eğimleri pH'ın bir fonksiyonu olarak fazlar tahmin edilmiştir. Deneysel sonuçların, ayırma için bir enzim kinetik modeli ile ilk ilkelerden elde edilebileceği gösterilmiştir. aynı ayırma işleminden kaynaklanan özel koşulların uygulanmasından sonra bir tamamlayıcı kağıtta iyon taşınmasının ATP sentezine bağlanması için formüle edilen denklemler. Sonuçlar, mitokondrinin cristae zarlarının sulu olmayan bir bölgesindeki bağlanma bölgelerinin yakınında fenolik ayrıştırıcıların hem anyonik hem de protonlanmış formlarını içeren bir reaksiyonun katalizini ortaya koymaktadır. Genel olarak ayırma işlemindeki hız sınırlayıcı adım, ayırma verilerine dayalı olarak tanımlanmıştır. Veriler, Mitchell'in kemiozmotik teorisi tarafından öne sürüldüğü gibi, bir toplu sulu fazdan diğerine ayrıştırıcılar tarafından basit bir proton iletimi ile açıklanamaz. Nath'in ATP sentazında enerji birleştirme/ayırma ile ilgili iki-iyon teorisinin sonuçlarla tutarlı olduğu gösterilmiştir. ATP sentezinin dinitrofenoller tarafından ayrılması için moleküler bir mekanizma sunulur ve ATP katalizinde birleştirme ve ayrılma arasındaki başlıca farklar özetlenir. Ayrılma analizimizin farmakolojik sonuçları, özellikle F'nin c-alt birimini hedef alan anti-tüberküloz ilaç bedakuilinin etki tarzına özel atıfta bulunularak tartışılmıştır.1FÖ-ATP sentazı ve solunumu ATP sentezinden ayırır. Tüberküloz. Bu nedenle, çalışmanın hem temel biyoloji açısından önemli olduğu hem de pratik farmasötik uygulamalar için olanaklara gebe olduğu gösterilmiştir.


Elektron taşımanın enerjisi

Yukarıda elektron taşınmasının itici güçlerini tartışırken, hem serbest enerjiye hem de redoks potansiyeline değindik. Solunum zincirinin enerjisini daha ayrıntılı olarak ele almadan önce, bu iki fiziksel terimin birbiriyle tam olarak nasıl ilişkili olduğunu kısaca gözden geçireceğiz.

Redoks reaksiyonları ölçülebilir bir voltaj üretmek için bölümlere ayrılabilir

Bu slayt, bir elektron taşıyıcının redoks potansiyelini ölçmek için deneysel kurulumu göstermektedir. Sol panel: koenzim Q, tanım gereği ona pozitif bir redoks potansiyeli (Δ E) veren standart hidrojen elektrotundan elektronları çeker. Sağda: NADH, elektronları standart elektrota doğru iterek Δ E'sini negatif yapar.

Deney düzeneğinde, ilgilenilen molekül ve bir referans çözünen, iki bitişik tamponla doldurulmuş bölmede bulunur. Platin elektrotlar her iki çözeltiye daldırılır ve bir voltmetre ( V ) ile bağlanır. Elektronlar bir bölmedeki çözünen maddeden çekilip diğerine iletilirken, voltmetre potansiyel farkın yönünü ve büyüklüğünü gösterir. Elektronötralliği korumak için protonlar ve diğer iyonlar, odalar arasındaki bir tuz köprüsünden akabilir. İyonların akışına izin vermek, ancak oda içeriğinin konveksiyonla karışmasını önlemek için bu delik gözenekli bir zarla kapatılır veya agar ile tıkanır.

Kimyada yaygın olarak kullanılan referans çözünen H'dir.2 , çözeltinin 1 atm üzerinde hidrojen gazı ile dengelendi. Karşılık gelen oksitlenmiş form, H+, 1 mol/l veya pH 0'a ayarlanır. Daldırılan platin elektrot sadece elektronları iletmekle kalmaz, aynı zamanda H arasındaki karşılıklı dönüşüm için bir katalizör görevi görür.2 ve H+.

Bu elektrota karşı ölçülen bir redoks taşıyıcısının potansiyeli, standart redoks potansiyeli veya Δ E olarak tanımlanır. 0. Biyokimyasal amaçlar için, standart elektrot çözeltisi pH 0 yerine pH 7'de tamponlanır ve bu elektrota karşı ölçülen redoks potansiyelleri Δ E olarak adlandırılır. 0 ′. pH 7, pH 0 kadar keyfi bir referans noktasıdır, ancak ders kitaplarında da olduğu için buna bağlı kalacağız.

Redoks potansiyeli (Δ E ) serbest enerji (Δ G ) ile orantılıdır.

ΔG (frac>>)
ΔE (frac>>)
ΔG = (frac>> imes frac< ext>>)
ΔG = (Delta E imes frac< ext>>)
Öyleyse
ΔG = (- Delta E imes n imes ext) (6.1)

Önceki slayttan, karşılık gelen Δ E pozitifse elektronların bir redoks kofaktöründen diğerine kendiliğinden akacağı açıktır. Ayrıca, Δ G'leri negatifse reaksiyonların kendiliğinden ilerlediğini de biliyoruz. İki parametre, denklem 6.1'e göre doğrudan birbiriyle ilişkilidir. Bu nedenle, redoks potansiyellerinin bu bağlamda daha yaygın olarak kullanılmasının nedeni, reaksiyonun enerjisini tanımlamak için yeterlidir, çünkü ΔG'den daha doğrudan ölçülebilirler.

Denklemde, Δ E, iki kofaktör arasındaki redoks potansiyellerindeki farktır. n parametresi reaksiyonda aktarılan elektronların sayısıdır, örneğin NADH zincire bir seferde iki elektron besler, bu da bu reaksiyon için n'nin ikiye eşit olduğu anlamına gelir. Buna karşılık, heme tipik olarak tek elektronları kabul eder ve bağışlar, bu da n = 1 olduğu anlamına gelir. Denklemdeki F, bize bir mol elektronun (96.500 coulomb/mol) kaç birim yük taşıdığını söyleyen Faraday sabitidir. 36 Bir kofaktörün redoks potansiyeli, elektronlara olan afinitesi olarak düşünülebilir - ne kadar yüksekse, kofaktör elektronları o kadar güçlü bir şekilde çekecektir. 37

Solunum zincirindeki redoks potansiyelleri ve serbest enerjiler

Bu slayt, solunum zincirindeki bazı seçilmiş elektron taşıyıcıların redoks potansiyellerini ve karşılık gelen serbest enerji seviyelerini gösterir.En düşük potansiyel, taşıma zincirinin başlangıcındaki konumuna uygun olarak NAD+ ile bulunur. Sıradaki bir sonraki taşıyıcı FMN, kompleks I'in bir parçasıdır. NADH'den biraz daha yüksek bir potansiyele sahiptir ve bu nedenle elektronlarını kabul edebilir. Redoks potansiyeli, oksijende en yüksek değerine ulaşmak için solunum zinciri boyunca sürekli olarak artar, bu nedenle elektronlar için en yüksek afiniteye sahiptir ve onları tutar. Protonlarla yeniden birleşerek su oluşturan indirgenmiş oksijen, solunumun son ürünüdür.

Slayt 6.4'te gösterildiği gibi kompleks I içinde en alt konumu işgal eden demir-kükürt kümesi N2, FMN'den önemli ölçüde daha yüksek bir potansiyele sahiptir. Potansiyeldeki bu adım, elektronlar FMN'den N2'ye doğru hareket ederken kompleks I içinde bir noktada salınan önemli miktarda serbest enerjiye karşılık gelir. Kompleks I, bu enerjiyi, protonları konsantrasyon gradyanlarına karşı mitokondriden atmak için kullanır. Proton atılmasını sağlayan potansiyeldeki ana adımlar, aynı zamanda kompleks III ve kompleks IV'te de meydana gelir.

Elektronların kompleks I'den kompleks III'e koenzim Q yoluyla ve kompleks III ve IV arasında sitokrom C yoluyla iletilmesinde sadece küçük potansiyel basamakları meydana gelir. Benzer şekilde, kompleks II ile hem giriş hem de çıkış noktalarının potansiyelleri dar aralıkta olmalıdır. FADH arasındaki aralık2 ve koenzim Q, yani elektronlar bu kompleksi geçerken çok az enerji açığa çıkar. Redoks potansiyelindeki bu tür küçük adımlar elektronları harekete geçirmek için yeterlidir, ancak proton pompalamasına katkıda bulunmak için çok küçüktürler.


Lipid Çift Katmanlarında Mitokondriyal UCP2'nin Kendiliğinden Birleşmesi için Deneysel ve Hesaplamalı Kanıt

Ayrılan proteinler (UCP'ler), protonları iç mitokondriyal zar boyunca taşıyan ve böylece elektron taşınmasını ATP sentezinden ayıran mitokondriyal taşıyıcı ailesinin (MCF) üyeleridir. UCP'lerin stokiyometrisi ve bu proteinin monomerik ve lipit membranlarda ilişkili formlar olarak bir arada bulunma olasılığı, merak uyandıran bir açık soru olmaya devam ediyor. Mevcut çalışmada, UCP2'nin üçüncül yapısı hem deneysel olarak hem de moleküler dinamik (MD) simülasyonları yoluyla analiz edilmiştir. UCP2'nin iç zarında rekombinant ekspresyonundan sonra E. koli, protein, denatüre edici olmayan bir deterjanla bakteri zarlarından doğrudan ekstre edildi ve hem saf bir monomer hem de bir monomer, dimer ve tetramer karışımı olarak saflaştırıldı. Her iki protein preparasyonu, yumurta sarısı lipid veziküllerinde yeniden oluşturuldu. Proteinin yapısını ve proton taşıma fonksiyonunu karakterize etmek için jel elektroforezi, dairesel dikroizm spektroskopisi ve floresan yöntemleri kullanıldı. UCP2, lipid çift katmanlarında benzersiz kararlı tetramerik formlar gösterdi. Membran lipidleri ve temel bileşen analizi kullanan MD simülasyonları, deneysel sonuçları destekler ve oligomerik UCP2'deki kovalent olmayan etkileşimlerin doğasına dair yeni moleküler anlayışlar sağlar. MD simülasyonları, UCP2 tetramerlerinin, dimeri oluşturan monomerler arasındaki etkileşimlerin, tetramer içindeki dimerler arasındaki etkileşimlerden daha güçlü olduğu, dimerlerin asimetrik dimerleri olduğunu gösterir. UCP2'nin lipid çift katmanlarında proton taşıma yeteneğine sahip fonksiyonel tetramerler oluşturmaya yönelik özel bir eğilimi olduğu da gösterilmiştir. UCP2 tetramerinin asimetrik doğası, bu alt birimler arasındaki işbirliğine dayalı iletişim yoluyla monomerik birimlerin aktivitesini düzenlemek için bir iskele görevi görebilir. Benzer deneysel koşullar altında, yapısal olarak karşılaştırılabilir ADP/ATP taşıyıcı proteini veziküllerde tetramerler oluşturmadı, bu da kendiliğinden tetramerizasyonun tüm MCF üyelerine genelleştirilemeyeceği anlamına gelir.

ÖNEM BEYANI Membran proteinlerinin kendi kendine birleşmesi, biyolojik işlevlerinde önemli bir rol oynar. Bu makalede, model lipid membranlarında mitokondriyal ayrılma proteinlerinden (UCP2) birinin kendiliğinden tetramerizasyonu için hem deneysel hem de hesaplamalı kanıtlar sunulmaktadır. UCP2'nin tetramerik formunun, mitokondride ATP sentezinin düzenlenmesine yol açan proton taşıma yeteneğine sahip olduğu da gösterilmiştir. Moleküler dinamik simülasyonları, karşılıklı iletişim yoluyla monomerik birimlerin aktivitesini düzenlemek için potansiyel bir iskele olarak asimetrik UCP2 tetramerlerinin varlığını doğrular. Bu çalışmanın sonucu, UCP'lerin monomerik ve multimerik fonksiyonel formlarının, yapılarına ve işlevlerine ilişkin daha derin bir moleküler kavrayışa katkıda bulunan potansiyel bir arada bulunması için sağlam bir zemin sağlar.


Farmasötik İş Zekası (LPBI) Grubunda Liderler

Solunumun Renkleri ve Elektron Taşınması

Muhabir ve Küratör: Larry H. Bernstein, MD, FCAP

Hücrenin moleküler biyolojisi. 4. baskı

Bir mitokondrinin elektronu nasıl kullandığını genel hatlarıyla ele alarak
elektrokimyasal bir proton gradyanı oluşturmak için taşıma,
Bu zar bazlı enerji dönüşüm sürecinin altında yatan mekanizmaları incelemek. Bunu yaparken daha büyük bir amacı da gerçekleştiriyoruz.
Bu bölümün başında vurgulandığı gibi, çok benzer kimyasal
ozmotik mekanizmalar mitokondri, kloroplastlar, arke tarafından kullanılır,
ve bakteriler. Aslında, bu mekanizmalar neredeyse işlevinin altında yatar.
tüm enerjilerini türeten anaeroblar dahil tüm canlı organizmalar
iki inorganik molekül arasındaki elektron transferlerinden Bu nedenle
bilim adamlarının kendilerine varoluşun varlığını hatırlatmaları oldukça alçakgönüllü
Kemiozmoz sadece yaklaşık 40 yıldır tanınmaktadır.

Elektron Taşıma Zincirine Genel Bakış

Protonları nasıl pompalayabildiğini açıklamak amacıyla elektron taşıma sürecinin altında yatan bazı ilkelere bir göz atarak başlıyoruz.
bir zar boyunca.

Protonlar Na+ ve K+ gibi diğer pozitif iyonlara benzese de
zarlar boyunca hareketlerinde, bazı açılardan benzersizdirler.
Hidrojen atomları, canlılarda açık ara en bol bulunan atom türüdür.
organizmalarda bol miktarda bulunurlar, sadece karbon içeren tüm
biyolojik moleküllerde değil, aynı zamanda çevreleyen su moleküllerinde de
onlara. Sudaki protonlar son derece hareketlidir ve
hidrojen bağlı su molekülleri ağı hızla
komşusu ile ilişki kurmak için bir su molekülünden ayrılarak,
Şekil 14-20A'da gösterildiği gibi. Protonların bir düzlem boyunca hareket ettiği düşünülmektedir.
bir lipit çift tabakasına benzer şekilde gömülü protein pompası: onlar
takip ederek bir amino asit yan zincirinden diğerine transfer
protein yoluyla özel kanal.

Protonlar elektron taşınması açısından da özeldir. Her ne zaman
bir molekül bir elektron alarak indirgenir, elektron (e -)
onunla negatif bir yük. Çoğu durumda, bu ücret hızla
sudan bir proton (H+) eklenmesiyle nötralize edilir, böylece
indirgemenin net etkisi, bütün bir hidrojen atomunu transfer etmektir,
H+ + e – (Şekil 14-20B). Benzer şekilde, bir molekül oksitlendiğinde,
ondan çıkarılan bir hidrojen atomu kolayca ayrışabilir
kurucu elektronu ve protonu - elektronun
elektronları kabul eden bir moleküle ayrı ayrı aktarılabilir,
proton suya geçerken. Bu nedenle, bir membranda
elektronların bir elektron taşıması boyunca geçirildiği
zincir, zarın bir tarafından protonları pompalamak
diğeri nispeten basit olabilir. Elektron taşıyıcı sadece
zar içinde düzenlenmesine neden olacak şekilde düzenlenmesi gerekir.
kabul ettiğinde zarın bir tarafından bir proton alır
bir elektron ve diğer taraftaki protonu serbest bırakmak için
elektron bir sonraki taşıyıcı moleküle geçerken zar
zincirde (Şekil 14-21).

Zarlar boyunca pompalanan protonlar ch14f21

Protonlar zarlardan nasıl pompalanabilir? bir elektron olarak
bir lipid çift tabakasına gömülü bir elektron taşıma zinciri boyunca geçer
zar, her adımda bir proton bağlayabilir ve serbest bırakabilir.
Bu diyagramda elektron taşıyıcı B bir proton (H+) alır.
birinden (daha fazla…)

Redoks Potansiyeli, Elektron Afinitelerinin Bir Ölçüsüdür

Biyokimyasal reaksiyonlarda, birinden alınan herhangi bir elektron
molekül her zaman diğerine geçirilir, böylece ne zaman biri
molekül oksitlenir, diğeri indirgenir. Diğer herhangi bir kimyasal r gibi
reaksiyon, bu tür oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlarının eğilimi veya
redoks reaksiyonlarının kendiliğinden ilerlemesi serbest-
elektron transferi için enerji değişimi (ΔG)
elektronlar için iki molekülün nispi afinitelerine bağlıdır.

Çünkü elektron transferleri yaşamak için gereken enerjinin çoğunu sağlar.
şeyler, onları anlamak için zaman harcamaya değer. Birçok
okuyucular, bağış yapan asit ve bazlara zaten aşinadır.
ve protonları kabul edin (bkz. Panel 2-2, s. 112–113). Asitler ve bazlar
asidin kolayca bulunduğu konjuge asit-baz çiftlerinde bulunur.
proton kaybıyla baza çevrilir. Örneğin,
asetik asit (CH3COOH), eşlenik bazına dönüştürülür.
(CH3COO-) reaksiyonda:

Tam olarak aynı şekilde, NADH gibi bileşik çiftleri ve
NADH, NAD+'a dönüştürüldüğü için NAD+ redoks çiftleri olarak adlandırılır.
reaksiyonda elektron kaybı ile:

NADH güçlü bir elektron donörüdür: çünkü elektronları tutulur
yüksek enerjili bir bağlantıda, geçişi için serbest enerji değişimi
elektronların diğer birçok moleküle bağlanması uygundur (bkz. Şekil 14-9).
Yüksek enerjili bir bağlantı oluşturmak zordur. Bu nedenle redoks
ortak, NAD+, zorunlu olarak zayıf bir elektron alıcısıdır.

Herhangi bir redoks çiftinden elektron transfer etme eğilimi,
deneysel olarak ölçülür. Gerekli olan tek şey formasyon
1:1 (eşmolar) karışımını birbirine bağlayan bir elektrik devresinin
keyfi olarak seçilmiş ikinci bir redoks çiftine redoks çifti
referans standart olarak, böylece voltaj farkı ölçülebilir
(Panel 14-1, s. 784). Bu voltaj farkı
tanımlandığı gibi redoks potansiyeli olarak tanımlanır, elektronlar hareket eder
NADH/NAD+ gibi bir redoks çiftinden kendiliğinden
redoks potansiyeli (elektronlar için düşük bir afinite) gibi bir redoks çiftine
Yüksek redoks potansiyeline sahip O2/H2O (elektronlar için yüksek afinite).
Bu nedenle, NADH elektron vermek için iyi bir moleküldür.
solunum zinciri, O2 ise "lavabo" olarak hareket etmek için çok uygundur.
yolun sonundaki elektronlar. Panel 14-1'de açıklandığı gibi,
redoks potansiyelindeki fark, ΔE0′, doğrudan bir ölçüsüdür
transfer için standart serbest enerji değişimi (ΔG°)
Bir molekülden diğerine elektron.

Elektron Transferleri Büyük Miktarlarda Enerji Serbest Bırakır

Az önce tartışıldığı gibi, en olumsuz olan bileşik çiftleri
redoks potansiyelleri elektronlar için en zayıf afiniteye sahiptir ve bu nedenle
elektron verme eğilimi en güçlü olan taşıyıcıları içerir.
Tersine, en pozitif redoks potansiyeline sahip olan çiftler
elektronlar için en güçlü afiniteye sahiptir ve bu nedenle taşıyıcılar içerir
elektronları kabul etmek için en güçlü eğilime sahip. 1:1 NADH karışımı
ve NAD+, -320 mV'luk bir redoks potansiyeline sahiptir, bu da NADH'nin
1:1 H2O ve ½O2 karışımı elektron verme yönünde güçlü bir eğilim
+820 mV redoks potansiyeline sahiptir, bu da O2'nin güçlü bir
elektronları kabul etme eğilimi. Redoks potansiyelindeki fark,
1.14 volt (1140 mV), yani her elektronun transferi
Bu standart koşullar altında NADH'den O2'ye muazzam
uygun, burada ΔG° = -26.2 kcal/mol (ikisi için -52.4 kcal/mol
NADH molekülü başına aktarılan elektronlar için bkz. Panel 14-1). Eğer biz
bu serbest enerji değişimini, oluşumu için olanla karşılaştırın.
ATP'deki fosfoanhidrit bağları (ΔG° = -7.3 kcal/mol, bkz. Şekil 2-75), oksitlenme ile gereğinden fazla enerji açığa çıktığını görüyoruz.
birkaç ATP molekülünü sentezlemek için bir NADH molekülünün
ADP ve Pi.

Piruvat oksidasyonunun fosfat bağımlılığı

Yaşayan sistemler kesinlikle enzimler geliştirmiş olabilir.
NADH'nin reaksiyonda su yapmak için elektronları doğrudan O2'ye bağışlamasına izin verin:

Fakat büyük serbest enerji düşüşü nedeniyle, bu reaksiyon devam edecekti.
neredeyse patlayıcı bir güçle ve neredeyse tüm enerji açığa çıkacaktı
ısı olarak. Hücreler bu reaksiyonu gerçekleştirir, ancak daha fazla ilerlemesini sağlarlar.
yüksek enerjili elektronları NADH'den geçirerek daha kademeli olarak
Elektron taşıma zincirindeki birçok elektron taşıyıcısı aracılığıyla O2.
Zincirdeki her ardışık taşıyıcı elektronlarını daha fazla tuttuğu için
sıkıca, son derece enerjik olarak uygun reaksiyon 2H+ + 2e – + ½O2
→ H2O, birçok küçük adımda meydana gelecek şekilde yapılmıştır. Bu neredeyse yarısını sağlar
açığa çıkan enerjinin kaybolması yerine depolanacak
ısı olarak çevre.

Birçok Elektronu Tanımlamak İçin Spektroskopik Yöntemler Kullanılmıştır
Solunum Zincirindeki Taşıyıcılar

Solunum zincirindeki elektron taşıyıcıların çoğu görünür
oksitlendikleri veya indirgendikleri zaman ışık verirler ve renk değiştirirler. Genel olarak,
her birinin yeterince farklı bir absorpsiyon spektrumu ve reaktivitesi vardır
ham karışımlarda bile davranışının spektroskopik olarak izlenmesine izin vermek.
Bu nedenle, bu bileşenleri, kullanımlarından çok önce saflaştırmak mümkün olmuştur.
kesin işlevleri biliniyordu. Böylece sitokromlar keşfedildi.
1925'te hızlı oksidasyon ve redüksiyona uğrayan bileşikler olarak
Bakteriler, mayalar ve böcekler kadar farklı canlı organizmalar. gözlemleyerek
bir spektroskop ile hücreler ve dokular, üç tip sitokrom vardı
ayırt edici absorpsiyon spektrumları ile tanımlanmış ve belirlenmiş
sitokromlar a, b ve c. Bu isimlendirme hayatta kaldı, ancak
hücrelerin artık her türden birkaç sitokrom içerdiği bilinmektedir ve
türlere göre sınıflandırma işlevsel olarak önemli değildir.

Sitokromlar, renkli proteinlerin bir ailesini oluştururlar.
demir atomu olan bağlı bir hem grubunun varlığı ile ilişkilidir.
demirli oksidasyon durumundan (Fe3+) demirli oksidasyona geçiş
(Fe2+) bir elektronu kabul ettiğinde. Hem grubu oluşur
dört nitrojen tarafından tutulan sıkıca bağlı bir demir atomuna sahip bir porfirin halkasının
bir karenin köşelerinde atomlar (Şekil 14-22). Benzer bir porfirin halkası
Kanın kırmızı renginden ve yeşil renginden sorumludur.
yapraklar, hemoglobinde demire ve içinde magnezyuma bağlı
sırasıyla klorofil.

Sitokrom c ch14f22'ye kovalent olarak bağlanan hem grubunun yapısı

Şekil 14-22. Kovalent olarak bağlanan hem grubunun yapısı
sitokrom c.

Sitokrom c'ye kovalent olarak bağlanan hem grubunun yapısı.
Porfirin halkası mavi renkle gösterilmiştir. beş farklı var
Solunum zincirindeki sitokromlar. Çünkü hemler farklı
sitokromlar biraz farklı yapılara sahiptir ve (daha fazla…)

Demir-kükürt proteinleri, elektron taşıyıcıların ikinci ana ailesidir. Bunların içinden
proteinler, ya iki ya da dört demir atomu eşit sayıda
bir demir-kükürt merkezi oluşturan kükürt atomları ve sistein yan zincirlerine
protein üzerinde (Şekil 14-23). daha fazla demir-kükürt merkezi vardır.
Solunum zincirindeki sitokromlar. Ama onların spektroskopik tespiti
elektron spin rezonans (ESR) spektroskopisi gerektirir ve daha az
tamamen karakterize edilmiştir. Sitokromlar gibi, bu merkezler de bir tane taşır.
bir seferde elektron

demir kükürt merkezlerinin yapısı ch14f23

Şekil 14-23. İki tip demir-kükürt merkezinin yapısı.

İki tip demir-kükürt merkezinin yapısı. (A) Bir merkez
2Fe2S tipi. (B) 4Fe4S tipi bir merkez. içermelerine rağmen
birden fazla demir atomu, her demir-kükürt merkezi sadece bir tane taşıyabilir
bir seferde elektron Yediden fazla farklı var (more…)

Solunum zincirindeki elektron taşıyıcıların en basiti—ve
Bir proteinin parçası olmayan tek şey küçük bir hidrofobiktir.
ubikinon olarak bilinen lipid çift tabakasında serbestçe hareket eden molekül,
veya koenzim Q. Bir kinon (Q) birini alabilir veya bağışlayabilir veya
indirgeme üzerine iki elektron, ortamdan bir proton alır
taşıdığı her elektronla birlikte (Şekil 14-24).

kinon elektron taşıyıcıları ch14f24

Şekil 14-24. Kinon elektron taşıyıcıları.

Kinon elektron taşıyıcıları. Solunum zincirindeki ubiquinone seçtikleri
kabul ettiği her elektron için sulu ortamdan bir H+ kadar,
ve bir hidrojen atomunun parçası olarak bir veya iki elektron taşıyabilir.
(sarı). Azaltılmış ubikinon bağışlandığında (daha fazlası…)

Sitokromlara bağlı altı farklı heme ek olarak,
yedi demir-kükürt merkezi ve ubikinon, ayrıca iki bakır var
NADH'den oksijene giden yolda solunum zinciri proteinlerine sıkıca bağlanan elektron taşıyıcıları olarak görev yapan atomlar ve bir flavin. Bu yol
toplamda 60'tan fazla farklı protein içerir.

Beklendiği gibi, elektron taşıyıcıları daha yüksek ve daha yüksek
hareket ettikçe elektronlar için afiniteler (daha büyük redoks potansiyelleri)
solunum zinciri. Redoks potansiyelleri ince ayarlandı
belirli bir elektron taşıyıcısının bağlanmasıyla evrim sırasında
elektronlar için normal afinitesini değiştirebilen protein bağlamı. Yine de,
demir-kükürt merkezlerinin elektronlar için nispeten düşük bir afiniteye sahip olması nedeniyle,
aksine solunum zincirinin ilk kısmında baskındırlar,
sitokromlar zincirin daha aşağısında baskındır, burada daha yüksek
elektronlar için afinite gereklidir.

Zincirdeki bireysel elektron taşıyıcılarının sırası şöyleydi:
sofistike spektroskopik ölçümlerle belirlenir (Şekil 14-25),
ve proteinlerin çoğu başlangıçta izole edildi ve şu şekilde karakterize edildi:
bireysel polipeptitler. anlaşılmasında büyük bir ilerleme
Bununla birlikte, solunum zinciri, çoğu kişinin daha sonra farkına varılmasıydı.
proteinler üç büyük enzim kompleksi halinde düzenlenir.

elektronların yolu ch14f25

Şekil 14-25. yolunu belirlemek için kullanılan genel yöntemler
elektron taşıma zinciri boyunca elektronlar.

Elektronların yolunu belirlemek için kullanılan genel yöntemler
elektron taşıma zinciri. Elektronun oksidasyon derecesi
a, b, c ve d taşıyıcıları takip edilerek sürekli izlenir.
oksitlenmelerinde farklılık gösteren farklı spektrumlar ve (daha fazla…)

Solunum Zinciri Üç Büyük Enzim Kompleksini İçerir
İç Membran içine gömülü

Zar proteinlerinin bozulmamış kompleksler olarak saflaştırılması zordur
çünkü sulu çözeltilerde çözünmezler ve bazıları
bunları çözmek için gereken deterjanlar normal
protein-protein etkileşimleri. Ancak 1960'ların başında,
Deoksikolat gibi nispeten hafif iyonik deterjanların,
iç mitokondriyal seçili bileşenleri çözündürebilir
kendi doğal formlarında membran. Bu tanımlamaya izin verdi
ve üç ana zara bağlı solunum yolunun saflaştırılması
NADH'den oksijene giden yolda enzim kompleksleri (Şekil 14-26).
Bu bölümde göreceğimiz gibi, bu komplekslerin her biri birer
elektron taşımaya dayalı H+ pompası, ancak
başlangıçta elektron taşıyıcıları açısından karakterize edilen
etkileşime girerler ve şunları içerirler:

mitokondriyal oksidatif fosforilasyon

Şekil 14-26. Üç solunum yoluyla elektronların yolu
enzim kompleksleri.

Üç solunum enzim kompleksi boyunca elektronların yolu.
Her kompleksin göreceli boyutu ve şekli gösterilir. Sırasında
NADH'den oksijene elektron transferi (kırmızı çizgiler), ubikinon
ve sitokrom c, feribotla seyahat eden mobil taşıyıcılar olarak hizmet eder (daha fazla…)

NADH dehidrojenaz kompleksi (genellikle kompleks I olarak bilinir)
daha fazlasını içeren solunum enzim komplekslerinin en büyüğüdür.
40'tan fazla polipeptit zinciri. NADH'den elektronları kabul eder ve
onları bir flavin ve en az yedi demir-kükürt merkezinden geçirir
ubikinon için. Ubiquinone daha sonra elektronlarını bir saniyeye aktarır.
solunum enzim kompleksi, sitokrom b-c1 kompleksi.

Sitokrom b-c1 kompleksi en az 11 farklı
polipeptit zincirleri ve dimer olarak işlev görür. Her monomer
sitokromlara bağlı üç hem ve bir demir-kükürt içerir
protein. Kompleks, ubikinon'dan elektronları kabul eder.
ve onları elektronunu taşıyan sitokrom c'ye iletir.
sitokrom oksidaz kompleksine dönüşür.

Sitokrom oksidaz kompleksi ayrıca her biri bir dimer olarak işlev görür.
monomer, ikisi de dahil olmak üzere 13 farklı polipeptit zinciri içerir.
sitokromlar ve iki bakır atomu. Kompleks bir elektronu kabul eder
bir seferde sitokrom c'den dördünü oksijene geçirir.

Sitokromlar, demir-kükürt merkezleri ve bakır atomları
bir seferde sadece bir elektron. Yine de her NADH iki elektron bağışlar,
ve her O2 molekülü su üretmek için dört elektron almalıdır.
Birkaç elektron toplama ve elektron dağıtma noktası vardır.
elektrondaki bu değişikliklerin elektron taşıma zinciri boyunca
numarası yer almaktadır. Bunlardan en belirgin olanı sitokromdur.
oksidaz.

Sitokrom Oksidazda Bir Demir-Bakır Merkezi Verimliliği Katalizler
O2 Azaltma

Oksijenin elektronlar için yüksek bir afinitesi olduğu için, oksijen serbest bırakır.
su oluşturmak üzere indirgendiğinde büyük miktarda serbest enerji.
Böylece, O2'nin bulunduğu hücresel solunumun evrimi
suya dönüştürüldü, organizmaların çok daha fazlasını kullanmasını sağladı
anaerobik metabolizmadan elde edilebilecek enerjiden daha fazladır. Bu
muhtemelen tüm yüksek organizmaların solunum yapmasının nedeni budur. yeteneği
Bununla birlikte, O2'yi bu şekilde kullanmak için biyolojik sistemlerin bir
çok gelişmiş kimya. Havadaki O2'yi tolere edebiliriz
nefes al çünkü ilk elektronunu almakta zorlanıyor
gerçek, hücrelerdeki ilk reaksiyonunun yakından kontrol edilmesini sağlar.
enzimatik kataliz. Ama bir O2 molekülü bir tane aldığında
elektron bir süperoksit radikali (O2 -) oluşturmak için tehlikeli hale gelir
reaktif ve hızlı bir şekilde her yerde ek üç elektron alır
onları bulabilir. Hücre oksijeni sadece solunum için kullanabilir çünkü
sitokrom oksidaz oksijeni özel bimetalik yapıda tutar.
heme bağlı bir demir arasında kenetlenmiş halde kaldığı merkez
atom ve bir bakır atomu toplam dört elektron alana kadar.
Ancak o zaman oksijen molekülünün iki oksijen atomu
iki molekül su olarak güvenli bir şekilde salınır (Şekil 14-27).

Şekil 14-27. O2'nin sitokrom oksidazdaki elektronlarla reaksiyonu.

O2'nin sitokrom oksidazdaki elektronlarla reaksiyonu. Belirtildiği gibi,
hem a'daki demir atomu bir elektron kuyruk noktası olarak hizmet eder.
heme, bimetalik düzlemde tutulan bir O2 molekülüne dört elektron besler.
diğerinin oluşturduğu merkez aktif site (devamı…)

Sitokrom oksidaz reaksiyonunun %90'ını oluşturduğu tahmin edilmektedir.
Çoğu hücrede toplam oksijen alımının Bu protein kompleksi,
bu nedenle tüm aerobik yaşam için çok önemlidir. Siyanür ve azid son derece
toksik çünkü hücrenin sitokrom oksidazına sıkıca bağlanırlar
elektron taşınmasını durdurmak için kompleksler, böylece büyük ölçüde azaltır
ATP üretimi.

Memelilerde sitokrom oksidaz 13 içermesine rağmen
farklı protein alt birimleri, bunların çoğunun bir yan kuruluşu var gibi görünüyor
rolü, kuruluşun faaliyetini veya toplanmasını düzenlemeye yardımcı olur.
enzimin çekirdeğini oluşturan üç alt birim. tam
Bu büyük enzim kompleksinin yapısı yakın zamanda belirlendi
Şekil 14-28'de gösterildiği gibi x-ışını kristalografisi ile. atomik
etkinin mekanik çalışmaları ile birlikte çözünürlük yapıları
genetik tarafından enzime eklenen kesin olarak uyarlanmış mutasyonların
maya ve bakteri proteinlerinin mühendisliği,
Bu ince ayarlanmış protein makinesinin ayrıntılı mekanizmaları.

Şekil 14-28. Sitokrom oksidazın moleküler yapısı.

Sitokrom oksidazın moleküler yapısı. Bu protein
13 farklı protein içeren bir monomerden oluşan bir dimerdir
alt birimler (204.000 daltonluk monomer kütlesi). üç renkli
alt birimler mitokondriyal genom tarafından kodlanır ve
işlevi oluşturur (daha fazla…)

Elektron Transferlerine Rastgele Çarpışmalar Aracılık Ediyor
İç Mitokondriyal Zar

Üçü arasında elektron taşıyan iki bileşen
solunum zincirinin ana enzim kompleksleri - ubikinon
ve sitokrom c - iç düzlemde hızla yayılır.
mitokondriyal zar. Beklenen rastgele çarpışma oranı
bu mobil taşıyıcılar ve daha yavaş yayılan arasında
enzim kompleksleri gözlenen elektron hızlarını açıklayabilir
transfer (her kompleks yaklaşık olarak bir elektron verir ve alır).
her 5-20 milisaniyede bir). Bu nedenle, varsaymaya gerek yok
yapısal olarak düzenli bir elektron transfer proteinleri zinciri
gerçekten de lipid çift tabakası, üç enzim kompleksi şu şekilde var gibi görünüyor:
iç zarın düzlemindeki bağımsız varlıklar,
farklı mitokondrilerde farklı oranlarda bulunur.

Solunum zinciri boyunca elektronların düzenli transferi
tamamen işlevsel etkileşimlerin özgüllüğünden kaynaklanmaktadır.
zincirin bileşenleri arasında: her elektron taşıyıcısı
dizide yalnızca kendisine bitişik olan taşıyıcı ile etkileşime girebilir
Şekil 14-26'da gösterilen, kısa devre yok.

Elektronlar, onları taşıyan moleküller arasında hareket eder.
biyolojik sistemler sadece kovalent bağlar boyunca hareket ederek değil
bir molekül içinde değil, aynı zamanda büyük bir boşluktan atlayarak
2nm olarak Sıçramalar elektron "tünelleme" ile meydana gelir.
olduğumuz süreçler için kritik olan mekanik özellik
tartışıyor. Kısa devreleri önlemek için yalıtım gereklidir.
aksi takdirde düşük redokslu bir elektron taşıyıcısı olduğunda ortaya çıkar
potansiyeli yüksek redoks potansiyeline sahip bir taşıyıcı ile çarpışır. Bu
bir elektronu derine taşıyarak izolasyon sağlanmış gibi görünüyor
tünelleme etkileşimlerini önlemek için bir protein içinde yeterli
uygunsuz bir partnerle.

Bir elektron taşıyıcısından redoks potansiyelindeki değişiklikler nasıl
bir sonrakine, protonları mitokondriyalden pompalamak için kullanılır
matris, bir sonraki tartışacağımız konudur.

Üç Solunum Sisteminin Her Birinde Redoks Potansiyelinde Büyük Bir Düşüş
Enzim Kompleksleri H+ Pompalaması İçin Enerji Sağlar

Redoks potansiyelinin nasıl yansıdığını daha önce tartışmıştık.
elektron ilgileri (bkz. s. 783). Redoks potansiyellerinin ana hatları
solunum zinciri boyunca ölçülen, Şekil 14-29'da gösterilmiştir.
Bu potansiyeller, her biri bir ana bölümde bir tane olmak üzere üç büyük adımda düşer.
solunum kompleksi. arasında redoks potansiyelindeki değişim
iki elektron taşıyıcı serbest enerji ile doğru orantılıdır
aralarında bir elektron geçişi olduğunda serbest bırakılır. Her enzim
karmaşık, bazılarından yararlanarak bir enerji dönüşüm cihazı gibi davranır.
H+'yı iç zar boyunca pompalamak için bu serbest enerji değişiminin,
böylece elektronlar olarak bir elektrokimyasal proton gradyanı yaratır
O kompleksin içinden geç. Bu dönüşüm gösterilebilir
her solunum enzim kompleksini saflaştırarak ve
ayrı ayrı lipozomlara: uygun bir elektron donörü olduğunda
ve alıcı eklenir, böylece elektronlar kompleksin içinden geçebilir,
H+, lipozom zarı boyunca yer değiştirir.

Şekil 14-29. Mitokondriyal boyunca redoks potansiyeli değişiklikleri
elektron taşıma zinciri.

Mitokondriyal elektron taşınması boyunca redoks potansiyeli değişiklikleri
zincir. Redoks potansiyeli (belirtilen E'0) elektronlar arttıkça artar
solunum zincirinden oksijene doğru akar. standart serbest enerji
değişim, ΔG°, transfer için (daha fazlası…)

H+ Pompalama Mekanizması Yakında Anlaşılacak
Atom Detayı

Bazı solunum enzim kompleksleri elektron başına bir H+ pompalar.
iç mitokondriyal zar boyunca, diğerleri ise
2. Elektron taşınmasının birleştiği ayrıntılı mekanizma
H+ pompalama, üç farklı enzim kompleksi için farklıdır.
Sitokrom b-c1 kompleksinde kinonların açıkça bir rolü vardır.
Daha önce bahsedildiği gibi, bir kinon sulu ortamdan bir H+ alır.
taşıdığı her elektronla birlikte ortam ve onu serbest bıraktığında serbest bırakır.
elektronu serbest bırakır (bkz. Şekil 14-24). Ubiquinone serbest olduğundan
lipit çift tabakasında hareketlidir, içeriye yakın elektronları kabul edebilir
zarın yüzeyi ve bunları sitokrom b-c1'e bağışlayın
dış yüzeye yakın kompleks, böylece bir H+ transfer eder
taşınan her elektron için çift katman boyunca. iki proton vardır
bununla birlikte sitokrom b-c1 kompleksinde elektron başına pompalanır ve
ubiquinone'un bulunduğu bir Q döngüsü için iyi kanıtlar vardır.
Bunu yapan düzenli bir şekilde kompleks boyunca geri dönüştürülür
iki kişilik transfer mümkün. Bunun tam olarak nasıl gerçekleştiği şimdi olabilir
atomik düzeyde çalıştı, çünkü tam yapısı
sitokrom b-c1 kompleksi röntgen ile belirlendi
kristalografi (Şekil 14-30).

Şekil 14-30. Sitokrom b-c 1'in atomik yapısı.

Sitokrom b-c'nin atomik yapısı 1. Bu protein bir dimerdir.
240.000 dalton monomer, 11 farklı proteinden oluşur.
memelilerde moleküller. Üç renkli protein,
enzimin fonksiyonel çekirdeği: sitokrom b (yeşil), sitokrom (daha fazla…)

Elektron tarafından yönlendirilen protein konformasyonlarındaki allosterik değişiklikler
ATP sırasında H+'nın pompalanması gibi, taşıma da H+'yı pompalayabilir.
ters yönde çalışan ATP sentaz tarafından hidrolize edilir. her ikisi için
NADH dehidrogenaz kompleksi ve sitokrom oksidaz kompleksi,
elektron taşınmasının sıralı allosterik sürmesi muhtemel görünüyor
proteinin bir kısmına neden olan protein yapısındaki değişiklikler
mitokondriyal iç zar boyunca H+ pompalamak için. bir genel
bu tip H+ pompalama mekanizması Şekil 14-31'de sunulmuştur.

Şekil 14-31. H+ pompalama için genel bir model.

H+ pompalama için genel bir model. H+ pompalama için bu model
bir transmembran protein tarafından, şu mekanizmalara dayanır:
hem sitokrom oksidaz hem de ışıkla çalışan
prokaryotik proton pompası, bakteriorhodopsin. protein
(daha fazla…) üzerinden sürülür

H+ İyonoforlar ATP Sentezinden Elektron Taşımasını Ayırır

1940'lardan beri, 2,4-dinitrofenol gibi çeşitli maddeler
ayrıştırıcı ajanlar, ayrıştırıcı elektron olarak hareket ettikleri bilinmektedir.
ATP sentezinden taşınır. Bu düşük moleküler ağırlıklı organik bileşiklerin hücrelere eklenmesi, mitokondri tarafından ATP sentezini durdurur.
oksijen alımını engellemeden. bir mevcudiyetinde
ayırma maddesi, elektron taşıma ve H+ pompalama devam ediyor
hızlı bir hız, ancak H+ gradyanı oluşturulmaz. açıklama
bu etki hem basit hem de zariftir: ayrıştırıcı ajanlar lipid-
H+ taşıyıcıları olarak hareket eden çözünür zayıf asitler (H+ iyonoforlar) ve
iç mitokondriyal boyunca H+ akışı için bir yol sağlarlar.
ATP sentazını atlayan zar. Bu kısa-
devre, proton-hareket gücü tamamen dağılır ve
ATP artık yapılamaz.

Solunum Kontrolü Normalde Elektron Akışını Kısıtlar
Zincirin içinden

Hücrelere dinitrofenol gibi bir ayırıcı eklendiğinde,
mitokondri oksijen alımını önemli ölçüde artırır çünkü
elektron taşıma hızının artması. Bu artış,
solunum kontrolünün varlığı. Kontrol düşünülür
elektrokimyasal protonun doğrudan engelleyici etkisi ile hareket eder
elektron taşıma hızındaki gradyan. Gradyan olduğunda
bir ayırıcı tarafından daraltılmış, elektron taşıması kontrolsüz çalışmakta serbesttir
maksimum oranda. Gradyan arttıkça elektron taşınması
zorlaşır ve süreç yavaşlar. Ayrıca, eğer bir
yapay olarak büyük elektrokimyasal proton gradyanı deneysel olarak
iç zar boyunca oluşturulan, normal elektron taşıma
tamamen durur ve ters elektron akışı tespit edilebilir.
solunum zincirinin bazı bölümleri. Bu gözlem öneriyor
solunum kontrolünün basit bir dengeyi yansıttığını
elektron taşıma bağlantılı proton pompalama için serbest enerji değişimi
ve elektron taşınması için serbest enerji değişimi - yani,
elektrokimyasal proton gradyanının büyüklüğü her ikisini de etkiler.
elektron taşınmasının hızı ve yönü, tıpkı etkilediği gibi
ATP sentazın yönlülüğü (bkz. Şekil 14-19).

Solunum kontrolü, ayrıntılı bir kenetlenmenin yalnızca bir parçasıdır.
glikoliz oranlarını koordine eden geri besleme kontrol sistemi,
yağ asidi yıkımı, sitrik asit döngüsü ve elektron taşınması.
Tüm bu işlemlerin oranları ATP:ADP oranına göre ayarlanır,
ATP'nin artan kullanımı orana neden olduğunda artan
düşmek. İç mitokondriyal zardaki ATP sentaz,
örneğin, substratlarının konsantrasyonları olarak daha hızlı çalışır
ADP ve Pi artar. Hızlandıkça, enzim daha fazla H+ akışına izin verir.
matris içine ve böylece elektrokimyasal protonu dağıtır
Gradyan daha hızlı. Düşen gradyan, sırayla,
elektron taşıma hızı.

Birkaç anahtar enzimin geri besleme inhibisyonunu içeren benzer kontroller
ATP tarafından, NADH üretim oranlarını
Solunum zinciri tarafından NADH kullanımı vb. Sonucunda
bu pek çok kontrol mekanizması, vücut yağları ve şekerleri okside eder
Yorucu bir egzersiz döneminde 5-10 kat daha hızlı
bir dinlenme döneminde.

Doğal Ayırıcılar Kahverengi Yağdaki Mitokondriyi
Isı Üreten Makineler

Bazı özelleşmiş yağ hücrelerinde mitokondriyal solunum normaldir.
ATP sentezinden ayrılır. Kahverengi yağ olarak bilinen bu hücrelerde
hücrelerde oksidasyon enerjisinin çoğu ısı olarak dağılır.
ATP'ye dönüştürülmekten daha iyidir. Büyük olanın iç zarları
Bu hücrelerdeki mitokondri, özel bir taşıma proteini içerir.
protonların elektrokimyasal gradyanlarını aşağı doğru hareket ettirmelerine izin verir.
ATP sentaz geçişi. Sonuç olarak, hücreler yağ depolarını okside eder.
hızlı bir oranda ve ATP'den daha fazla ısı üretir. içeren dokular
kahverengi yağ, kış uykusuna yatan hayvanları canlandırmaya yardımcı olan “ısıtıcı yastıklar” görevi görür.
ve yeni doğan insan bebeklerinin hassas bölgelerini soğuktan korumaktır.

Bakteriler Ayrıca Enerjiden Yararlanmak İçin Kemiozmotik Mekanizmalardan Yararlanıyor

Bakteriler çok çeşitli enerji kaynakları kullanırlar. Bazıları hayvan gibi
hücreler, aerobiktirler, oksitledikleri şekerlerden ATP sentezlerler
Glikoliz, sitrik asit döngüsü ve solunum yoluyla CO2 ve H2O
plazma zarlarındaki zincire benzer bir zincir
iç mitokondriyal zar. Diğerleri katı anaeroblardır,
enerjileri ya tek başına glikolizden (fermantasyon yoluyla) ya da bir
Oksijen dışında bir molekül kullanan elektron taşıma zinciri
son elektron alıcısı olarak. Alternatif elektron alıcısı
bir azot bileşiği (nitrat veya nitrit), bir kükürt bileşiği olabilir
(sülfat veya sülfit) veya bir karbon bileşiği (fumarat veya karbonat),
Örneğin. Elektronlar bu alıcılara bir
plazma zarındaki karşılaştırılabilir elektron taşıyıcıları serisi
mitokondriyal solunum zincirlerinde bulunanlara.

Bu çeşitliliğe rağmen, büyük çoğunluğun plazma membranı
bakterilerde bulunana çok benzeyen bir ATP sentaz içerir.
mitokondri. Elektron taşıma zinciri kullanan bakterilerde
enerji toplar, elektron taşıması H+'yı hücreden dışarı pompalar ve
böylece plazma zarı boyunca bir proton-hareket kuvveti oluşturur
ATP sentezini ATP yapmak için yönlendirir. Diğer bakterilerde ise
ATP sentaz, glikoliz tarafından üretilen ATP'yi kullanarak tersine çalışır.
H+ pompalamak ve plazma boyunca bir proton gradyanı oluşturmak
zar. Bu işlem için kullanılan ATP,
fermantasyon süreçleri (Bölüm 2'de tartışılmıştır).

Bu nedenle, katı anaeroblar dahil çoğu bakteri bir protonu korur.
plazma membranları boyunca gradyan. Sürüş için kullanılabilir
kamçılı bir motordur ve Na+'yı bakteriden pompalamak için kullanılır.
Na+-K+ pompasının yerini alan bir Na+-H+ antiporter
ökaryotik hücreler. Bu eğim aynı zamanda aktif içe doğru taşıma için de kullanılır.
çoğu amino asit ve birçok şeker gibi besinlerin
belirli bir simporter aracılığıyla bir veya daha fazla H+ ile birlikte hücreye sürüklenir
(Şekil 14-32). Buna karşılık hayvan hücrelerinde, en fazla içe doğru taşıma
plazma zarı, tarafından oluşturulan Na+ gradyanı tarafından tahrik edilir.
Na+-K+ pompası.

Şekil 14-32. Bakterilerde H+ güdümlü taşımanın önemi.

Bakterilerde H+ güdümlü taşımanın önemi. Bir proton-hareket gücü
Plazma zarı boyunca üretilen besinleri hücreye pompalar ve
Na+'yı dışarı atar. (A) Aerobik bir bakteride, bir elektrokimyasal proton gradyanı
plazma zarı boyunca üretilir (daha fazla…)

Bazı olağandışı bakteriler çok alkali bir ortamda yaşamaya adapte olmuşlardır.
çevre ve yine de sitoplazmalarını fizyolojik bir seviyede tutmaları gerekir.
pH. Bu hücreler için, bir elektrokimyasal H+ üretme girişimi
gradyan, büyük bir H+ konsantrasyon gradyanı ile karşı karşıya kalacaktır.
yanlış yön (H+ içeriden dışarıdan daha yüksek). muhtemelen
bu nedenle, bu bakterilerin bazıları, tüm ürünlerinde H+ yerine Na+ ikame eder.
kemiozmotik mekanizmalar. Solunum zinciri Na+'yı dışarı pompalar.
hücre, taşıma sistemleri ve flagellar motor, bir
Na+'nın içe akışı ve Na+ güdümlü ATP sentazı sentezler
ATP. Bu tür bakterilerin varlığı, ilkenin
Kemiozmoz, proton-hareket gücünden daha temeldir.
hangi normalde dayanmaktadır.

Mitokondri iç zarındaki solunum zinciri şunları içerir:
elektronların geçtiği üç solunum enzim kompleksi
NADH'den O2'ye giden yol.

Bunların her biri saflaştırılabilir, sentetik lipid veziküllerine yerleştirilebilir,
ve daha sonra elektronlar içinden taşındığında H+ pompaladığı gösterilmiştir.
Sağlam zarda, hareketli elektron taşıyıcıları ubikinon ve
sitokrom c arasında gidip gelerek elektron taşıma zincirini tamamlar.
enzim kompleksleri. Elektron akışının yolu NADH → NADH'dir
dehidrojenaz kompleksi → ubikinon → sitokrom b-c1 kompleksi →
sitokrom c → sitokrom oksidaz kompleksi → moleküler oksijen (O2).

Solunum enzim kompleksleri, enerjik olarak uygun olanı birleştirir.
H+'nın matris dışına pompalanması için elektronların taşınması. NS
ortaya çıkan elektrokimyasal proton gradyanı ATP yapmak için kullanılır
başka bir transmembran protein kompleksi olan ATP sentaz tarafından
hangi H+ matrise geri akar. ATP sentaz geri dönüşümlüdür.
normalde H+'nın geri akışını ATP'ye dönüştüren bağlantı cihazı
ADP + Pi → ATP reaksiyonunu katalize ederek fosfat bağı enerjisi,
ama aynı zamanda ters yönde de çalışabilir ve ATP'yi hidrolize edebilir.
Elektrokimyasal proton gradyanı yeterince azaltılmışsa H+ pompalayın.
Mitokondri, kloroplast ve prokaryotlarda evrensel varlığı
hücrelerde kemiozmotik mekanizmaların merkezi önemine tanıklık eder.

Yayıncı ile anlaşarak, bu kitaba arama yoluyla erişilebilir.
özelliği, ancak göz atılamaz.

Telif Hakkı © 2002, Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis,
Martin Raff, Keith Roberts ve Peter Walter Telif hakkı © 1983, 1989,
1994, Bruce Alberts, Dennis Bray, Julian Lewis, Martin Raff, Keith
Roberts ve James D. Watson.


Referanslar

Cinti, S.Obezite, Tip 2 Diyabet ve Yağ Organı: Araştırmalardan Klinik Uygulamalara Resimli Bir Atlas 1. baskı (Springer, 2017).

Wu, J., Cohen, P. & Spiegelman, B. M. Adipositlerde adaptif termojenez: bej yeni kahverengi mi? Genler Dev. 27, 234–250 (2013).

Harms, M. & Seale, P. Brown ve bej yağ: gelişim, işlev ve terapötik potansiyel. Nat. Med. 19, 1252–1263 (2013).

Lidell, M.E. ve ark. İnsanlarda iki tip kahverengi yağ dokusu için kanıt. Nat. Med. 19, 631–634 (2013).

Wu, J. et al. Bej adipositler, fare ve insanda farklı bir termojenik yağ hücresi türüdür. Hücre 150, 366–376 (2012).

Shinoda, K. ve ark. Klonal olarak türetilmiş yetişkin insan kahverengi adipositlerinin genetik ve fonksiyonel karakterizasyonu. Nat. Med. 21, 389–394 (2015).

Cypess, A.M. ve ark. Yetişkin insan boynu kahverengi yağının anatomik lokalizasyonu, gen ekspresyonu profili ve fonksiyonel karakterizasyonu. Nat. Med. 19, 635–639 (2013).

Ikeda, K., Maretich, P. & Kajimura, S. Kahverengi ve bej adipositlerin ortak ve farklı özellikleri. Trendler Endokrinol. Metab. 29, 191–200 (2018).

Lepper, C. & Fan, C. M. Pax7 soyundan gelen hücrelerin indüklenebilir soy izlemesi, yetişkin uydu hücrelerinin embriyonik kökenini ortaya çıkarır. Yaratılış 48, 424–436 (2010).

Seale, P. ve ark. PRDM16, kahverengi bir yağ/iskelet kası anahtarını kontrol eder. Doğa 454, 961–967 (2008).

Atit, R. et al. β-Katenin aktivasyonu, farede dorsal dermal kaderi belirlemek için gerekli ve yeterlidir. geliştirici Biol. 296, 164–176 (2006).

Sanchez-Gurmaches, J. & Guertin, D. A. Adipositler, heterojen ve dinamik olarak dağılmış çoklu soylardan ortaya çıkar. Nat. Komün. 5, 4099 (2014).

Sebo, Z.L., Jeffery, E., Holtrup, B. & Rodeheffer, M.S. Yağ dokusu için bir mezodermal kader haritası. Gelişim 145, dev166801 (2018).

Wang, W. et al. Ebf2, kahverengi ve bej adipojenik öncü hücrelerin seçici bir belirtecidir. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 111, 14466–14471 (2014).

Zhang, L. et al. Paraksiyal bir mezoderm durumu boyunca ilerleme yoluyla insan pluripotent kök hücrelerinden fonksiyonel kahverengi adipositlerin üretilmesi. Hücre Kök Hücre 27, 784–797.e11 (2020). Bu çalışma, serumsuz yönlendirilmiş bir farklılaşma stratejisi ile pluripotent kök hücrelerden insan kahverengi adipositleri üretir..

Xue, B. ve ark. Genetik değişkenlik, beyaz yağda kahverengi adipositlerin gelişimini etkiler, ancak interskapular kahverengi yağda etkilemez. J. Lipid Res. 48, 41–51 (2007).

Lee, Y.H., Petkova, A.P., Mottillo, E.P. & Granneman, J.G. β-adrenoseptör aktivasyonu ve yüksek yağlı beslenme ile işe alınan iki potansiyelli adiposit progenitörlerinin in vivo tanımlanması. Hücre Metab. 15, 480–491 (2012).

Berry, D.C., Jiang, Y. & Graff, J.M. Mouse, soğukta indüklenebilir bej progenitörleri ve bej adiposit oluşumu ve fonksiyonunu incelemek için suşlar. Nat. Komün. 7, 10184 (2016).

Liu, W. et al. Beyaz ve bej adipositlerin fenotipik ve moleküler farklılıklarının altında heterojen bir soy kökeni yatar. J. Hücre Bilimi. 126, 3527–3532 (2013).

Oguri, Y. et al. CD81, FAK sinyali yoluyla bej yağ progenitör hücre büyümesini ve enerji dengesini kontrol eder. Hücre 182, 563–577.e20 (2020).

Long, J.Z. ve diğerleri. Bej adipositler için düz kas benzeri bir köken. Hücre Metab. 19, 810–820 (2014).

Vishvanath, L. et al. Pdgfrβ + mural preadipositler, yetişkin farelerde yüksek yağlı diyetle beslenme ve uzun süreli soğuğa maruz kalmanın neden olduğu adiposit hiperplazisine katkıda bulunur. Hücre Metab. 23, 350–359 (2016).

Schulz, T.J. ve ark. İskelet kası ve beyaz yağda bulunan indüklenebilir kahverengi adiposit progenitörlerinin tanımlanması. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 108, 143–148 (2011).

Rodeheffer, M.S., Birsoy, K. ve Friedman, J.M. Beyaz adiposit progenitör hücrelerinin in vivo olarak tanımlanması. Hücre 135, 240–249 (2008).

Berry, R. & Rodeheffer, M. S. Adiposit hücresel soyunun in vivo karakterizasyonu. Nat. Hücre Biol. 15, 302–308 (2013).

Cattaneo, P. ve ark. Paralel soy izleme çalışmaları, geçerli in vivo adiposit progenitör olarak fibroblastları kurar. Hücre Temsilcisi 30, 571–582.e2 (2020).

Finlin, B.S. et al. β3-adrenerjik reseptör agonisti mirabegron, obez insanlarda glikoz homeostazını iyileştirir. J. Clin. Yatırım. 130, 2319–2331 (2020). Bu çalışma, kronik aktivasyonun β3-AR by mirabegron, insülin duyarlılığını artırır ve obezitesi olan insanlarda bej yağı aktive eder.

Finlin, B.S. ve ark. Soğuğa ve mirabegron'a tepki olarak insan yağ dokusu. JCI İçgörüsü 3, e121510 (2018).

Min, S.Y. ve ark. İnsan 'brite/bej' adipositleri, kılcal ağlardan gelişir ve bunların implantasyonu, farelerde metabolik homeostazı iyileştirir. Nat. Med. 22, 312–318 (2016).

Raajendiran, A. et al. İnsan yağ dokularında metabolik olarak farklı adiposit progenitör hücrelerinin tanımlanması. Hücre Temsilcisi 27, 1528–1540.e7 (2019).

Singh, A.M. et al. Metabolik hastalıklarda ilaç keşfi ve hücre tedavisi için insan bej adipositleri. Nat. Komün. 11, 2758 (2020).

Wang, Q.A., Tao, C., Gupta, R.K. & Scherer, P.E. Beyaz yağ dokusu gelişimi, genişlemesi ve yenilenmesi sırasında adipogenezi izleme. Nat. Med. 19, 1338–1344 (2013).

Himms-Hagen, J. ve ark. CL-316243 ile tedavi edilen sıçanların WAT'ındaki multiloküler yağ hücreleri, doğrudan beyaz adipositlerden türetilir. NS. J. Physiol. Hücre Fizyol. 279, C670–C681 (2000).

Barbatelli, G. et al. Fare beyaz yağ depolarında soğuk kaynaklı kahverengi adipositlerin ortaya çıkışı, ağırlıklı olarak beyaz ila kahverengi adiposit transdiferansiasyonu ile belirlenir. NS. J. Physiol. 298, E1244–E1253 (2010).

Shao, M. et al. Bej yağ hücrelerinin hücresel kökenleri yeniden gözden geçirildi. Şeker hastalığı 68, 1874–1885 (2019). Bu çalışma, de novo farklılaşma yoluyla bej adiposit biyogenezinin kantitatif katkısını, mevcut adipositlerin in vivo yeniden kurulmasına karşı bildirmektedir..

Lee, Y.H., Petkova, A.P., Konkar, A.A. & Granneman, J.G. Yetişkin farelerde soğuk kaynaklı kahverengi adipositlerin hücresel kökenleri. FASEB J. 29, 286–299 (2015).

Tajima, K. ve ark. Mitokondriyal lipolasyon, kahverengi yağ termojenezinde yaşa bağlı düşüşü bütünleştirir. Nat. Metab. 1, 886–898 (2019).

Berry, D.C. ve ark. Hücresel yaşlanma, yaşlı farelerde ve insanlarda soğuk kaynaklı bej adiposit oluşumunun başarısızlığına katkıda bulunur. Hücre Metab. 25, 481 (2017).

Rosenwald, M., Perdikari, A., Rulicke, T. & Wolfrum, C. Brite ve beyaz adipositlerin çift yönlü karşılıklı dönüşümü. Nat. Hücre Biol. 15, 659–667 (2013).

Altshuler-Keylin, S. et al. Bej adiposit bakımı, otofajinin neden olduğu mitokondriyal boşluk ile düzenlenir. Hücre Metab. 24, 402–419 (2016).

Lu, X. et al. Mitofaji, Parkin bağımlı ve UCP1'den bağımsız bir mekanizma aracılığıyla bej adiposit bakımını kontrol eder. bilim Sinyal. 11, eaap8526 (2018).

Roh, H.C. et al. Isınma, bej, ancak kahverengi olmayan adiposit hücresel kimliğinin önemli ölçüde yeniden programlanmasına neden olur. Hücre Metab. 27, 1121–1137.5e5 (2018).

Gnad, T. et al. Adenozin, kahverengi yağ dokusunu aktive eder ve A yoluyla bej adipositleri toplar.2A reseptörler. Doğa 516, 395–399 (2014).

Bordicchia, M. ve ark. Kardiyak natriüretik peptitler, fare ve insan adipositlerinde kahverengi yağ termojenik programını indüklemek için p38 MAPK aracılığıyla hareket eder. J. Clin. Yatırım. 122, 1022–1036 (2012).

Fisher, F.M. ve ark. FGF21, adaptif termojenezde PGC-1α'yı ve beyaz yağ dokularının esmerleşmesini düzenler. Genler Dev. 26, 271–281 (2012).

Ohno, H., Shinoda, K., Spiegelman, B.M. ve Kajimura, S. PPARy agonistleri, PRDM16 proteininin stabilizasyonu yoluyla beyazdan kahverengiye bir yağ dönüşümünü indükler. Hücre Metab. 15, 395–404 (2012).

Inagaki, T., Sakai, J. & Kajimura, S. Kahverengi ve bej adipoz hücre kaderi ve fonksiyonunun transkripsiyonel ve epigenetik kontrolü. Nat. Rev. Mol. Hücre Biol. 17, 480–495 (2016).

Sidossis, L. & Kajimura, S. İnsanlarda kahverengi ve bej yağ: enerji ve glikoz homeostazını kontrol eden termojenik adipositler. J. Clin. Yatırım. 125, 478–486 (2015).

Sun, W. et al. Spermin soğuk kaynaklı epigenetik programlaması, yavrularda kahverengi yağ dokusu aktivitesini arttırır. Nat. Med. 24, 1372–1383 (2018).

Jiang, Y., Berry, D.C. & Graff, J.M. β3 adrenerjik reseptör kaynaklı bej adiposit oluşumu için farklı hücresel ve moleküler mekanizmalar. e-hayat 6, e30329 (2017).

Bronnikov, G., Houstek, J. & Nedergaard, J. β-Adrenerjik, birincil kültürde kahverengi yağ hücrelerinin çoğalmasının cAMP aracılı uyarımı. β1 aracılığıyla aracılık, ancak β3 adrenoseptörleri aracılığıyla değil. J. Biol. Kimya 267, 2006–2013 (1992).

McQueen, A.E. ve ark. Anjiyopoietin benzeri 4'ün C-terminal fibrinojen benzeri alanı, yağ dokusu lipolizini uyarır ve enerji harcamasını destekler. J. Biol. Kimya 292, 16122–16134 (2017).

Goh, Y.Y. et al. Anjiyopoietin benzeri 4, keratinosit göçünü modüle etmek için β1 ve β5 integrinleri ile etkileşime girer. NS. J. Pathol. 177, 2791–2803 (2010).

Zhu, Y. et al. Connexin 43, sempatik nöronal sinyallerin yayılmasını kolaylaştırarak beyaz yağ dokusu oluşumuna aracılık eder. Hücre Metab. 24, 420–433 (2016). Bu çalışma, sempatik olarak türetilmiş cAMP sinyalinin komşu adipositlere yayılması yoluyla bej yağ biyogenezindeki boşluk bağlantısının rolünü tanımlar..

Chen, Y. et al. Termal stres, miyojenik bir durum yoluyla glikolitik bej yağ oluşumunu indükler. Doğa 565, 180–185 (2019).

Jun, H. et al. CHRNA2 yoluyla adrenerjikten bağımsız sinyalleşme, bej yağ aktivasyonunu düzenler. geliştirici Hücre 54, 106–116.e5 (2020).

Wu, Y., Kinnebrew, M.A., Kutyavin, V. I. & Chawla, A. Farklı sinyalleşme ve transkripsiyonel yollar, sütten kesilme öncesi gelişimi ve bej adipositlerin soğuk kaynaklı alımını düzenler. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 117, 6883–6889 (2020).

Song, A. et al. Düşük ve yüksek termojenik kahverengi adiposit alt popülasyonları, murin yağ dokusunda bir arada bulunur. J. Clin. Yatırım. 130, 247–257 (2019).

Lee, K.Y. ve ark. Tek bir yağ deposu içinde beyaz adipositlerin gelişimsel ve fonksiyonel heterojenliği. EMBO J. 38, e99291 (2019).

Min, S.Y. ve ark. İnsan adiposit alt tiplerinin çeşitli repertuarı, transkripsiyonel olarak farklı mezenkimal progenitör hücrelerden gelişir. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 116, 17970–17979 (2019). Bu çalışma, insan yağ dokusunda bej adipositlere yol açan çeşitli adiposit progenitörlerini bildirmektedir..

Xue, R. et al. Klonal analizler ve gen profili, insan kahverengi ve beyaz preadipositlerinin termojenik potansiyelinin genetik biyobelirteçlerini tanımlar. Nat. Med. 21, 760–768 (2015).

Sun, W. et al. Tek çekirdekli RNA dizisi, termojenezi düzenleyen yeni bir kahverengi adiposit tipini ortaya çıkarır. Doğa 587, 98–102 (2020). Bu çalışma, farelerde ve insanlarda adiposit heterojenliğini karakterize etmek için tek çekirdekli RNA dizilimi kullanır ve komşu adipositlerin termojenik kapasitesini düzenlemek için asetat kullanan bir adiposit alt popülasyonunu tanımlar..

Schwalie, P.C. ve ark. Memeli yağ depolarında adipogenezi inhibe eden bir stromal hücre popülasyonu. Doğa 559, 103–108 (2018). Bu çalışma, tek hücreli RNA dizileme analizi ile, fare yağ dokusunda adipogenez düzenleyici hücreler de dahil olmak üzere adipoz öncü hücrelerinin farklı alt popülasyonlarını tanımlar..

Hepler, C. ve ark. Yetişkin farelerin viseral yağ dokusunda fonksiyonel olarak farklı fibro-inflamatuar ve adipojenik stromal alt popülasyonların tanımlanması. e-hayat 7, e39636 (2018). Bu çalışma, viseral WAT perivasküler hücrelerinin fonksiyonel heterojenliğini ortaya çıkarır ve fibro-inflamatuar progenitörleri tanımlar..

Merrick, D. ve ark. Yağ dokusunda mezenkimal progenitör hücre hiyerarşisinin tanımlanması. Bilim 364, eaav2501 (2019). Bu çalışma, farelerde ve insanlarda adipositlere yol açan mezenkimal progenitör hücreleri tanımlamak için tek hücreli RNA dizilimini kullanır..

Seale, P. ve ark. PRDM16 ile kahverengi yağ tayininin transkripsiyonel kontrolü. Hücre Metab. 6, 38–54 (2007).

Kajimura, S. et al. Bir PRDM16/CtBP transkripsiyonel kompleksi aracılığıyla kahverengi ve beyaz yağ gen programlarının düzenlenmesi. Genler Dev. 22, 1397–1409 (2008).

Seale, P. ve ark. Prdm16, farelerde deri altı beyaz yağ dokusunun termojenik programını belirler. J. Clin. Yatırım. 121, 96–105 (2011).

Cohen, P. ve ark. PRDM16 ve bej adipozun ablasyonu, metabolik disfonksiyona ve subkutan ila viseral yağ değişimine neden olur. Hücre 156, 304–316 (2014).

Ohno, H., Shinoda, K., Ohyama, K., Sharp, L.Z. ve Kajimura, S. EHMT1, PRDM16 kompleksi aracılığıyla kahverengi yağ hücresi kaderini ve termojenezi kontrol eder. Doğa 504, 163–167 (2013).

Berg, F., Gustafson, U. & Andersson, L. Ayrılan protein 1 geni (UCP1) domuz soyunda bozulur: domuz yavrularında zayıf termoregülasyon için genetik bir açıklama. PLoS Genet. 2, e129 (2006).

Gaudry, M.J. ve ark. Termojenik UCP1'in çoklu plasental memeli kordlarında tarihsel bir olasılık olarak etkisizleştirilmesi. bilim reklam 3, e1602878 (2017).

Ricquier, D. & Kader, J.C. Aktif kahverengi yağda mitokondriyal protein değişimi: bir sodyum dodesil sülfat-poliakrilamid jel elektroforetik çalışması. Biyokimya. Biyofiz. Araş. Komün. 73, 577–583 (1976).

Nicholls, D. G. Hamster kahverengi yağ dokusu mitokondri. İç zarın iyon iletkenliğinin pürin nükleotid kontrolü, nükleotit bağlanma bölgesinin doğası. Avro. J. Biochem. 62, 223–228 (1976).

Aquila, H., Link, T.A. & Klingenberg, M. Kahverengi yağ mitokondrilerinden ayrılan protein, mitokondriyal ADP/ATP taşıyıcısı ile ilgilidir. Dizi homolojilerinin ve proteinin zarda katlanmasının analizi. EMBO J. 4, 2369–2376 (1985).

Bouillaud, F., Ricquier, D., Thibault, J. & Weissenbach, J. Kahverengi yağ dokusunda termogeneze moleküler yaklaşım: mitokondriyal ayrılma proteininin cDNA klonlaması. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 82, 445–448 (1985).

Enerback, S. ve ark. Mitokondriyal ayrışma proteini olmayan fareler soğuğa duyarlıdır ancak obez değildir. Doğa 387, 90–94 (1997).

Arsenijevic, D. et al. Farelerde ayrışmayan protein-2 geninin bozulması, bağışıklık ve reaktif oksijen türlerinin üretiminde rol oynadığını ortaya koymaktadır. Nat. Genet. 26, 435–439 (2000).

Gong, D.W. ve ark. Ayrılan protein-3'ten yoksun farelerde obezite ve açlık ve tiroid hormonuna normal tepki eksikliği. J. Biol. Kimya 275, 16251–16257 (2000).

Klingenberg, M. UCP1 — gelişmiş bir enerji valfi. biyokimya 134, 19–27 (2017).

Ricquier, D. UCP1, kahverengi adipositin mitokondriyal ayrışma proteini: kişisel bir katkı ve tarihsel bir bakış açısı. biyokimya 134, 3–8 (2017).

Winkler, E. & Klingenberg, M. Yağ asitlerinin, yeniden yapılandırılmış bağlanmayan proteinin H+ taşıma aktivitesi üzerindeki etkisi. J. Biol. Kimya 269, 2508–2515 (1994).

Jezek, P., Orosz, D.E., Modriansky, M. & Garlid, K.D. Anyonların ve protonların mitokondriyal ayrılma proteini tarafından taşınması ve nükleotidler ve yağ asitleri tarafından düzenlenmesi. Eski hipotezlere yeni bir bakış. J. Biol. Kimya 269, 26184–26190 (1994).

Urbankova, E., Voltchenko, A., Pohl, P., Jezek, P. & Pohl, E.E. Ayrılan proteinlerin taşıma kinetiği. Düzlemsel lipid çift katmanlarında yeniden yapılandırılmış UCP1'in analizi. J. Biol. Kimya 278, 32497–32500 (2003).

Schreiber, R. et al. Soğuk kaynaklı termojenez, kalp kasındaki ATGL aracılı lipolize bağlıdır, ancak kahverengi yağ dokusuna değil. Hücre Metab. 26, 753–763.e7 (2017).

Shin, H. et al. Kahverengi adipositlerde lipoliz, farelerde soğuk kaynaklı termojenez için gerekli değildir. Hücre Metab. 26, 764–777.e5 (2017).

Anderson, C.M. ve diğerleri. Kahverengi yağ dokusu fonksiyonunun CD36 aracılı koenzim Q alımına bağımlılığı. Hücre Temsilcisi 10, 505–515 (2015).

Putri, M. et al. CD36, açlık ve soğuk stresi koşulları altında termojenez için vazgeçilmezdir. Biyokimya. Biyofiz. Komün. 457, 520–525 (2015).

Simcox, J. ve ark. Plazma lipidlerinin global analizi, karaciğer kaynaklı asilkarnitinleri kahverengi yağ termojenezi için bir yakıt kaynağı olarak tanımlar. Hücre Metab. 26, 509–522.e6 (2017). Bu çalışma, yağ dokusundan gelen FFA'ların karaciğerde soğuk kaynaklı termojenez için yakıt sağlayan asilkarnitin üretimini teşvik ettiği bir mekanizmayı tanımlamaktadır..

Chouchani, E.T. ve ark. Mitokondriyal ROS, UCP1'in termojenik enerji harcamasını ve sülfenilasyonunu düzenler. Doğa 532, 112–116 (2016).

Wang, G. et al. Kahverengi yağ dokusunda UCP1 ve mitokondriyal metabolizmanın geri dönüşümlü süksinilasyon ile düzenlenmesi. Mol. Hücre 74, 844-857.e7 (2019).

Ukropec, J., Anunciado, R.P., Ravussin, Y., Hulver, M.W. & Kozak, L.P. UCP1'den bağımsız termojenez, soğuğa alıştırılmış Ucp1 –/– farelerin beyaz yağ dokusunda. J. Biol. Kimya 281, 31894–31908 (2006).

Ikeda, K. et al. SERCA2b aracılı kalsiyum döngüsünü içeren UCP1'den bağımsız sinyal, bej yağ termojenezini ve sistemik glikoz homeostazını düzenler. Nat. Med. 23, 1454–1465 (2017). Bu makale, termojenezi ve glukoz homeostazını kontrol eden bej yağda UCP1'den bağımsız bir mekanizmanın doğrudan kanıtını sağlar.

de Meis, L. Sarkoplazmik retikulum Ca2+ -ATPase ile bağlanmamış ATPaz aktivitesi ve ısı üretimi. ADP tarafından düzenleme. J. Biol. Kimya 276, 25078–25087 (2001).

Bal, N.C. et al. Sarcolipin, memelilerde kas bazlı termojenezin yeni tanımlanmış bir düzenleyicisidir. Nat. Med. 18, 1575–1579 (2012).

Tajima, K. ve ark. Kablosuz optogenetik, kanonik olmayan yağ termojenezinin uyarılması yoluyla obeziteye karşı koruma sağlar. Nat. Komün. 11, 1730 (2020).

Aquilano, K. ve ark. Düşük proteinli / yüksek karbonhidratlı diyet, deri altı yağ dokusunda AMPK'ye bağlı kanonik ve kanonik olmayan termojenezi indükler. Redoks Biol. 36, 101633 (2020).

Kazak, L. et al. Kreatin güdümlü bir substrat döngüsü, bej yağda enerji harcamasını ve termojenezi artırır. Hücre 163, 643–655 (2015). Bu çalışma, kreatin yararsız döngüsünü içeren UCP1'den bağımsız bir termojenik mekanizmayı tanımlar..

Kazak, L. et al. Adiposit kreatin metabolizmasının genetik olarak tükenmesi, diyete bağlı termojenezi engeller ve obeziteyi tetikler. Hücre Metab. 26, 660–671.e3 (2017).

Kazak, L. et al. Adiposit kreatin taşınmasının ablasyonu termojenezi bozar ve diyete bağlı obeziteye neden olur. Nat. Metab. 1, 360–370 (2019).

Guan, H.P. et al. Adipositlerde antidiyabetik ajanlar tarafından aktive edilen boş bir metabolik döngü. Nat. Med. 8, 1122–1128 (2002).

Flachs, P. ve ark. Farelerde soğuğa maruz kalma sırasında beyaz yağda lipogenezin uyarılması: yağsız fenotiple bağlantı. Int. J. Obez. 41, 372–380 (2017).

Reidy, S.P. & Weber, J.M. Hızlandırılmış substrat döngüsü: leptin için in vivo yeni bir enerji kaybı rolü. NS. J. Physiol. 282, E312–E317 (2002).

Silva, J. E. Termojenik mekanizmalar ve hormonal düzenlemeleri. Fizol. Rev. 86, 435–464 (2006).

DosSantos, R.A., Alfadda, A., Eto, K., Kadowaki, T. & Silva, J.E. Mitokondriyal gliserol-3-fosfat dehidrojenaz geninden yoksun transgenik farelerde dengelenmiş bir termojenik kusur için kanıt. Endokrinoloji 144, 5469–5479 (2003).

Anunciado-Koza, R., Ukropec, J., Koza, R.A. & Kozak, L.P. UCP1 ve gliserol fosfat döngüsünün inaktivasyonu, diyete bağlı obeziteye direnmek için enerji tüketimini sinerjik olarak arttırır. J. Biol. Kimya 283, 27688–27697 (2008).

Long, J.Z. ve diğerleri. Salgılanan enzim pm20d1, mitokondrinin lipide amino asit ayırıcılarını düzenler. Hücre 166, 424–435 (2016).

Kajimura, S., Spiegelman, B.M. & Seale, P. Brown ve bej yağ: ısı üretiminin ötesinde fizyolojik roller. Hücre Metab. 22, 546–559 (2015).

Cooney, G.J., Caterson, I.D. & Newsholme, E.A. İnsülin ve noradrenalinin in vivo olarak kahverengi yağ dokusu ve farenin diğer glikoz kullanan dokuları tarafından 2-[1–14C]deoksiglukoz alımı üzerindeki etkisi. FEBS Lett. 188, 257–261 (1985).

Guerra, C. et al. Kahverengi yağ dokusuna özgü insülin reseptörü nakavt, insülin direnci olmayan diyabetik fenotip gösterir. J. Clin. Yatırım. 108, 1205–1213 (2001).

Dallner, O.S., Chernogubova, E., Brolinson, K.A. & Bengtsson, T. β3-Adrenerjik reseptörler, glukoz taşıyıcı 4 translokasyonundan bağımsız olarak iki mekanizma ile kahverengi adipositlerde glukoz alımını uyarır. Endokrinoloji 147, 5730–5739 (2006).

Olsen, J.M. ve diğerleri. Kahverengi yağ hücrelerinde glikoz alımı, mTOR kompleksi 2-destekli GLUT1 translokasyonuna bağlıdır. J. Cell Biol. 207, 365–374 (2014).

Lowell, B.B. ve ark. Kahverengi yağ dokusunun genetik ablasyonundan sonra transgenik farelerde obezite gelişimi. Doğa 366, 740–742 (1993).

Stanford, K.I. et al. Kahverengi yağ dokusu, glukoz homeostazını ve insülin duyarlılığını düzenler. J. Clin. Yatırım. 123, 215–223 (2013).

de Souza, C.J., Hirshman, M.F. & Horton, E.S. CL-316,243, bir β3-spesifik adrenoseptör agonisti, obez olmayan sıçanlarda insülin ile uyarılan glukoz atılımını arttırır. Şeker hastalığı 46, 1257–1263 (1997).

Roberts-Toler, C., O'Neill, B.T. & Cypess, A.M. Diyet kaynaklı obezite, fare kahverengi yağ dokusunda insülin direncine neden olur. obezite 23, 1765–1770 (2015).

Bartelt, A. ve ark. Kahverengi yağ dokusu aktivitesi, trigliserit klirensini kontrol eder. Nat. Med. 17, 200–205 (2011).

Berbee, J.F. ve ark. Kahverengi yağ aktivasyonu hiperkolesterolemiyi azaltır ve ateroskleroz gelişiminden korur. Nat. Komün. 6, 6356 (2015).

Bartelt, A. ve ark. Termojenik adipositler, HDL dönüşümünü ve kolesterol taşınmasını tersine çevirir. Nat. Komün. 8, 15010 (2017). Bu çalışma, HDL yoluyla artan kolesterol akışı yoluyla termojenik yağın olası bir ateroprotektif rolünü bildirmektedir..

Balaz, M. et al. Mevalonat yolunun inhibisyonu, protein prenilasyonunu etkileyerek farelerde ve erkeklerde adiposit esmerleşmesini önler. Hücre Metab. 29, 901–916.e8 (2019).

Worthmann, A. ve ark. Farelerde soğuk kaynaklı kolesterolün safra asitlerine dönüştürülmesi, bağırsak mikrobiyomunu şekillendirir ve adaptif termojenezi destekler. Nat. Med. 23, 839–849 (2017).

Sponton, C.H. ve ark. BAT-karaciğer iletişiminin bir aracısı olarak PLTP yoluyla glikoz ve lipid homeostazının düzenlenmesi. EMBO Temsilcisi 21, e49828 (2020).

Neinast, M.D. ve ark. Dallı zincirli amino asitlerin tüm vücut metabolik kaderinin kantitatif analizi. Hücre Metab. 29, 417–429.e4 (2019).

Yoneshiro, T. ve ark. Kahverengi yağdaki BCAA katabolizması, SLC25A44 aracılığıyla enerji homeostazını kontrol eder. Doğa 572, 614–619 (2019). Bu çalışma, termojenik yağın BCAA metabolizmasındaki rolünü bildiriyor ve ilk mitokondriyal BCAA taşıyıcısını tanımladı..

Newgard, C.B. ve ark. Obez ve zayıf insanları ayıran ve insülin direncine katkıda bulunan dallı zincirli amino asitle ilişkili metabolik imza. Hücre Metab. 9, 311–326 (2009).

Huffman, K.M. et al. Aşırı kilolu, obez, aktif olmayan erkek ve kadınlarda dolaşımdaki metabolik ara ürünler ve insülin etkisi arasındaki ilişkiler. Diyabet bakımı 32, 1678–1683 (2009).

Pietilainen, K.H. ve ark. BMI için uyumsuz monozigotik ikizlerde yağın global transkript profilleri: edinilmiş obezitenin arkasındaki yollar. PLoS Med. 5, e51 (2008).

Wang, T.J. ve ark. Metabolit profilleri ve diyabet geliştirme riski. Nat. Med. 17, 448–453 (2011).

Newgard, C. B. İnsülin direncinin gelişiminde lipidler ve dallı zincirli amino asitler arasındaki etkileşim. Hücre Metab. 15, 606–614 (2012).

Liu, J. ve ark. Metabolomik temelli belirteçler, 14 yıllık bir takip çalışmasında tip 2 diyabeti öngörmektedir. Metabolomik 13, 104 (2017).

Guasch-Ferre, M. et al. Prediyabet ve diyabette metabolizma: sistematik bir inceleme ve meta-analiz. Diyabet bakımı 39, 833–846 (2016).

Felig, P., Marliss, E. & Cahill, G. F. Jr. Obezitede plazma amino asit seviyeleri ve insülin salgılanması. N. İngilizce J. Med. 281, 811–816 (1969).

Crown, S.B., Marze, N. & Antoniewicz, M. R. Dallı zincirli amino asitlerin katabolizması, 3T3-L1 adipositlerinde tek zincirli ve çift zincirli yağ asitlerinin sentezine önemli ölçüde katkıda bulunur. PloS BİR 10, e0145850 (2015).

Green, C.R. ve ark. Dallı zincirli amino asit katabolizması, adiposit farklılaşmasını ve lipogenezi besler. Nat. Kimya Biol. 12, 15–21 (2016).

Wallace, M. et al. Enzim karışıklığı, yağ dokularında dallı zincirli yağ asidi sentezini yönlendirir. Nat. Kimya Biol. 14, 1021–1031 (2018).

Su, X. et al. Adipoz doku monometil dallı zincirli yağ asitleri ve insülin duyarlılığı: obezite ve kilo kaybının etkileri. obezite 23, 329–334 (2015).

Gunawardana, S.C. & Piston, D.W. Farelerde kahverengi yağ dokusu nakli ile tip 1 diyabetin tersine çevrilmesi. Şeker hastalığı 61, 674–682 (2012).

Ali Khan, A. et al. Birincil murin beyaz ve kahverengi adipositlerin karşılaştırmalı sekretom analizleri, yeni adipokinleri ortaya çıkarır. Mol. Hücre Proteom'u. 17, 2358–2370 (2018).

Villarroya, J., Cereijo, R., Giralt, M. & Villarroya, F. Kamp aracılı termojenik aktivasyona yanıt olarak kahverengi adipositlerin salgı proteomu. Ön. Fizol. 10, 67 (2019).

Deshmukh, A.S. et al. İnsan kahverengi ve beyaz adipositlerinin sekretomlarının proteomik tabanlı karşılaştırmalı haritalaması, EPDR1'i yeni bir batokin olarak ortaya koymaktadır. Hücre Metab. 30, 963–975.e7 (2019).

Villarroya, J. et al. Kahverengi yağ dokusunun salgı işlevlerine dair yeni bilgiler. J. Endokrinol. 243, R19–R27 (2019).

Whittle, A.J. ve ark. BMP8B, hem merkezi hem de periferik eylemler yoluyla kahverengi yağ dokusu termojenezini arttırır. Hücre 149, 871–885 (2012).

Svensson, K.J. ve ark. Salgılanmış bir yarık2 fragmanı, yağ dokusu termojenezini ve metabolik fonksiyonu düzenler. Hücre Metab. 23, 454–466 (2016).

Kristof, E. et al. Farklılaşan insan bej adipositlerinden salınan Interlökin-6, esmerleşmeyi iyileştirir. Tecrübe. Hücre Araş. 377, 47–55 (2019).

Sun, K. et al. VEGF-A'nın yağ dokusu disfonksiyonu üzerindeki ikili etkileri. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 109, 5874–5879 (2012).

Mahdaviani, K., Chess, D., Wu, Y., Shirihai, O. & Aprahamian, T. R. Vasküler endotelyal büyüme faktörü-A'nın otokrin etkisi, kahverengi adipositlerdeki mitokondriyal fonksiyon için gereklidir. Metabolizma 65, 26–35 (2016).

Cereijo, R. et al. CXCL14, termojenik adaptasyonda kahverengi yağdan makrofaj iletişimine aracılık eden kahverengi bir adipokin. Hücre Metab. 28, 750–763.e6 (2018).

Campderros, L. et al. Kahverengi adipositler, termojenik aktivasyona yanıt olarak GDF15 salgılar. obezite 27, 1606–1616 (2019).

Nisoli, E., Tonello, C., Benarese, M., Liberini, P. & Carruba, M. O. Kahverengi yağ dokusunda sinir büyüme faktörünün ifadesi: termojenez ve obezite için çıkarımlar. Endokrinoloji 137, 495–503 (1996).

Zeng, X. et al. Bir kalsyntenin 3β-S100b ekseni yoluyla termojenik yağ dokusunun innervasyonu. Doğa 569, 229–235 (2019).

Wang, G.X. ve ark. Kahverengi yağla zenginleştirilmiş salgılanan faktör Nrg4, hepatik lipogenezin zayıflaması yoluyla metabolik homeostazı korur. Nat. Med. 20, 1436–1443 (2014).

Kong, X. et al. Kahverengi yağ dokusu, miyostatinin salgılanması yoluyla iskelet kası fonksiyonunu kontrol eder. Hücre Metab. 28, 631–643.e3 (2018).

Ruan, C.C. et al. A2A reseptör aktivasyonu, kahverengi yağ dokusundan türetilen FGF21'i teşvik ederek hipertansif kardiyak yeniden şekillenmeyi hafifletir. Hücre Metab. 28, 476–489.e5 (2018).

Lynes, M.D. ve ark. Soğuk kaynaklı lipokin 12,13-diHOME, kahverengi yağ dokusuna yağ asidi taşınmasını destekler. Nat. Med. 23, 631–637 (2017). Bu çalışma, kahverengi yağda yağ asidi alımını uyaran, soğukta indüklenebilir bir batokin olan 12,13-diHOME'u bildirmektedir..

Stanford, K.I. et al. 12,13-DiHOME: iskelet kası yağ asidi alımını artıran egzersize bağlı bir lipokin. Hücre Metab. 27, 1111-1120.e3 (2018).

Chen, Y. et al. Serumdaki eksozomal microRNA miR-92a konsantrasyonu, insan kahverengi yağ aktivitesini yansıtır. Nat. Komün. 7, 11420 (2016).

Thomou, T. ve ark. Adipoz kaynaklı dolaşımdaki miRNA'lar, diğer dokularda gen ekspresyonunu düzenler. Doğa 542, 450–455 (2017).

Sun, K., Tordjman, J., Clement, K. & Scherer, P.E. Fibrozis ve adipoz doku disfonksiyonu. Hücre Metab. 18, 470–477 (2013).

Lackey, D.E. ve ark. Sağlıklı ve sağlıksız obeziteyi tanımlamaya yönelik yağ dokusunun mimari ve çekme özelliklerinin katkıları. NS. J. Physiol. 306, E233–E246 (2014).

Muir, L.A. et al. Adipoz doku fibrozu, hipertrofi ve hiperplazi: insan obezitesinde diyabet ile korelasyonlar. obezite 24, 597–605 (2016).

Divoux, A. ve ark. İnsan yağ dokusunda fibroz: kompozisyon, dağılım ve lipid metabolizması ve yağ kütlesi kaybı ile bağlantı. Şeker hastalığı 59, 2817–2825 (2010).

Reggio, S. et al. Obezite sırasında yağ dokusunda artan bazal membran bileşenleri: TGFβ ve metabolik fenotiplerle bağlantılar. J. Clin. endokrinol. Metab. 101, 2578–2587 (2016).

Henegar, C. et al. Adipoz doku transkriptomik imzası, hücre dışı matrisin insan obezitesindeki patolojik ilişkisini vurgular. Genom Biol. 9, R14 (2008).

Khan, T. et al. Metabolik düzensizlik ve yağ dokusu fibrozu: kollajen VI'nın rolü. Mol. Hücre. Biol. 29, 1575–1591 (2009).

Hasegawa, Y. et al. Bir PRDM16-GTF2IRD1 kompleksi yoluyla yağ dokusu fibrozunun baskılanması, sistemik glukoz homeostazını iyileştirir. Hücre Metab. 27, 180–194.e6 (2018).

Wang, W. et al. Adipositlerden PRDM16 güdümlü bir metabolik sinyal, öncü hücre kaderini düzenler. Hücre Metab. 30, 174–189.e5 (2019).

Heaton, J. M. İnsanda kahverengi yağ dokusunun dağılımı. J. Anat. 112, 35–39 (1972).

Hany, T.F. et al. Kahverengi yağ dokusu: boyun ve üst göğüs bölgesinde simetrik izleyici alımında dikkate alınması gereken bir faktör. Avro. J. Nucl. Med. Mol. görüntüleme 29, 1393–1398 (2002).

Cohade, C., Osman, M., Pannu, H.K. & Wahl, R.L. Supraklaviküler alan yağında (“USA-Fat”) alım: 18 F-FDG PET/CT ile ilgili açıklama. J. Nucl. Med. 44, 170–176 (2003).

van Marken Lichtenbelt, W.D. et al. Sağlıklı erkeklerde soğuk aktive kahverengi yağ dokusu. N. İngilizce J. Med. 360, 1500–1508 (2009).

Virtanen, K.A. ve ark. Sağlıklı yetişkinlerde fonksiyonel kahverengi yağ dokusu. N. İngilizce J. Med. 360, 1518–1525 (2009).

Saito, M. et al. Sağlıklı yetişkin insanlarda metabolik olarak aktif kahverengi yağ dokusunun yüksek insidansı: soğuğa maruz kalma ve yağlanmanın etkileri. Şeker hastalığı 58, 1526–1531 (2009).

Cypess, A.M. ve ark. Yetişkin insanlarda kahverengi yağ dokusunun tanımlanması ve önemi. N. İngilizce J. Med. 360, 1509–1517 (2009).

Leitner, B.P. ve ark. Yağsız ve obez genç erkeklerde insan kahverengi yağ dokusunun haritalanması. Proc. Natl Acad. Bilim ABD 114, 8649–8654 (2017). Bu çalışma, genç erkeklerde altı farklı anatomik depoda kahverengi yağın haritasını çıkararak, zayıf bireyleri ve obezitesi olan bireyleri karşılaştırıyor..

Chen, K.Y. et al. Görüntüleme Çalışmalarında Kahverengi Yağ Raporlama Kriterleri (BARCIST 1.0): İnsanlarda standartlaştırılmış FDG-PET/CT deneyleri için öneriler. Hücre Metab. 24, 210–222 (2016).

Sharp, L.Z. ve ark. İnsan BAT, bej/brite hücrelere benzeyen moleküler imzalara sahiptir. PloS BİR 7, e49452 (2012).

Yoneshiro, T. ve ark. İnsanlarda bir antiobezite maddesi olarak işe alınan kahverengi yağ dokusu. J. Clin. Yatırım. 123, 3404–3408 (2013).

Hanssen, M.J. ve ark. Kısa süreli soğuğa alışma, tip 2 diyabetli hastalarda insülin duyarlılığını artırır. Nat. Med. 21, 863–865 (2015).

Chondronikola, M. ve ark. Kahverengi yağ dokusu, insanlarda tüm vücut glikoz homeostazını ve insülin duyarlılığını iyileştirir. Şeker hastalığı 63, 4089–4099 (2014).

Lee, P. et al. Sıcaklığa alışmış kahverengi yağ dokusu, insanlarda insülin duyarlılığını modüle eder. Şeker hastalığı 63, 3686–3698 (2014).

Hanssen, M.J. ve ark. Kısa süreli soğuk iklimlendirme, obez insanlarda kahverengi yağ dokusunu toplar. Şeker hastalığı 65, 1179–1189 (2016). Bu çalışma, kısa süreli soğuğa maruz kalmanın, obezitesi olan insanlarda kahverengi yağın birikmesine yol açabileceğini göstermektedir..

Vijgen, G.H. ve ark. Morbid obez deneklerde kilo kaybından sonra kahverengi yağ dokusu aktivitesinde artış. J. Clin. endokrinol. Metab. 97, E1229–E1233 (2012).

Raiko, J., Orava, J., Savisto, N. & Virtanen, K.A. Yüksek kahverengi yağ aktivitesi, kesitsel olarak kardiyovasküler risk faktörü seviyeleri ve 5 yıllık takipte subklinik ateroskleroz ile ilişkilidir. Damar tıkanıklığı. Trombüs. Vask. Biol. 40, 1289–1295 (2020). Bu çalışma, soğuk kaynaklı kahverengi yağ aktivitesinin varlığının, 5 yıllık takipte daha düşük kardiyovasküler risk faktörleri ve azalmış karotis intima-media kalınlığı ve daha yüksek karotis elastikiyeti ile ilişkili olduğunu bulmuştur..

Becher, T. ve ark. Kahverengi yağ dokusu, kardiyometabolik sağlık ile ilişkilidir. Nat. Med. 27, 58–65 (2021). Bu çalışma, insanlarda kahverengi yağın, özellikle aşırı kilolu ve obez bireylerde kardiyo-metabolik hastalıklardan korunma ile ilişkili olduğunu bulmuştur..

Ma, S. et al. Kalori kısıtlaması, rattus norvegicus yaşlanmasının tek hücreli transkripsiyonel manzarasını yeniden programlar. Hücre 180, 984–1001,e22 (2020).

Yoneshiro, T. ve ark. UCP1 ve β3AR gen polimorfizmlerinin insanlarda kahverengi yağ dokusu ve yağ dokusunda yaşa bağlı değişiklikler üzerindeki etkisi. Int. J. Obez. 37, 993–998 (2013).

Bakker, L.E. et al. Beyaz Kafkasyalılara kıyasla sağlıklı yağsız Güney Asyalı yetişkinlerde kahverengi yağ dokusu hacmi: prospektif, vaka kontrollü gözlemsel bir çalışma. Lancet Diyabet Endokrinol. 2, 210–217 (2014).

Vosselman, M.J., Vijgen, G.H., Kingma, B.R., Brans, B. & van Marken Lichtenbelt, W.D. Sık aşırı soğuğa maruz kalma ve kahverengi yağ ve soğuk kaynaklı termojenez: bir monozigotik ikizde bir çalışma. PloS BİR 9, e101653 (2014).

Riveros-McKay, F. ve ark. Şiddetli obeziteye kıyasla insan zayıflığının genetik mimarisi. PLoS Genet. 15, e1007603 (2019).

Zhang, F. et al. Bir yağ dokusu atlası: kemirgenlerde insan benzeri BAT ve bej depoların görüntü kılavuzluğunda tanımlanması. Hücre Metab. 27, 252–262.3e3 (2018).

Fitzgibbons, T.P. ve ark. Fare perivasküler ve kahverengi yağ dokularının benzerliği ve diyete bağlı iltihaplanmaya karşı dirençleri. NS. J. Physiol. Kalp Çemberi. Fizol. 301, H1425–H1437 (2011).

Sacks, H.S. et al. İnsan epikardiyal ve diğer yağ dokularında protein-1 ve ilgili haberci ribonükleik asitlerin ayrılması: kahverengi yağ olarak işlev gören epikardiyal yağ. J. Clin. endokrinol. Metab. 94, 3611–3615 (2009).

Lynch, C.J. & Adams, S.H. Metabolik sinyalleşme ve insülin direncinde dallı zincirli amino asitler. Nat. Rev. Endokrinol. 10, 723–736 (2014).

Villarroya, F., Cereijo, R., Villarroya, J., Gavalda-Navarro, A. & Giralt, M. Bağışıklık hücrelerinin kahverengi ve bej adipobiyolojiyi nasıl kontrol ettiğinin anlaşılmasına doğru. Hücre Metab. 27, 954–961 (2018).

Sakamoto, T. ve ark. Obez yağ dokularına makrofaj infiltrasyonu, farelerde UCP1 seviyesinin indüklenmesini baskılar. NS. J. Physiol. 310, E676–E687 (2016).

Goto, T. et al. Proinflamatuar sitokin interlökin-1β, adipositlerde soğuk kaynaklı termojenezi baskılar. sitokin 77, 107–114 (2016).

Valladares, A., Roncero, C., Benito, M. & Porras, A. TNF-a, ERK'ler yoluyla kahverengi adipositlerde UCP-1 ekspresyonunu inhibe eder. p38MAPK'nın zıt etkisi. FEBS Lett. 493, 6–11 (2001).

Chiang, S.H. et al. Protein kinaz IKKε, obez farelerde enerji dengesini düzenler. Hücre 138, 961–975 (2009).

Biçme makineleri, J. et al. Enflamasyon, IKKε ve TBK1 protein kinazları tarafından PDE3B'nin aktivasyonu yoluyla obezitede katekolamin direnci üretir. e-hayat 2, e01119 (2013).

Kumari, M. et al. IRF3, yağ iltihabını ve insülin direncini destekler ve esmerleşmeyi bastırır. J. Clin. Yatırım. 126, 2839–2854 (2016).

Yadav, H. et al. TGF-β/Smad3 sinyalinin bloke edilmesiyle obezite ve diyabetten korunma. Hücre Metab. 14, 67–79 (2011).

Koncarevic, A. ve ark. TGFβ sinyalinin modülasyonu yoluyla obeziteyi tedavi etmek için yeni bir terapötik yaklaşım. Endokrinoloji 153, 3133–3146 (2012).

Guo, T. et al. Adiposit ALK7, aşırı besin yükünü obezitede katekolamin direncine bağlar. e-hayat 3, e03245 (2014).

Rajbhandari, P. et al. Tek hücre analizi, termojenik adipositlerin transkripsiyonunu düzenleyen immün hücre-adiposit karışmasını ortaya çıkarır. e-hayat 8, e49501 (2019).

Rajbhandari, P. et al. IL-10 sinyalleme, termojenezi ve enerji harcamasını sınırlamak için kromatin mimarisini adipoz olarak yeniden şekillendirir. Hücre 172, 218–233 e217 (2018). Bu çalışma, bağışıklık hücreleri ve termojenik adipositler arasındaki karışmayı tanımlayan adipositleri ve stromal hücreleri karakterize eder..

Wolf, Y. et al. Kahverengi yağ dokusu makrofajları, doku innervasyonunu ve homeostatik enerji harcamasını kontrol eder. Nat. immünol. 18, 665–674 (2017).

Pirzgalska, R.M. et al. Sempatik nöronla ilişkili makrofajlar, norepinefrini içe aktararak ve metabolize ederek obeziteye katkıda bulunur. Nat. Med. 23, 1309–1318 (2017).

Camell, C.D. et al. Makrofajlarda iltihaplanmaya dayalı katekolamin katabolizması, yaşlanma sırasında lipolizi köreltir. Doğa 550, 119–123 (2017).

Chung, K.J. ve ark. Obezitede bej adipogenezin iltihaplanma kaynaklı inhibisyonunun kendi kendine devam eden bir döngüsü. Nat. immünol. 18, 654–664 (2017).

Hu, B. et al. γδ T hücreleri ve adiposit IL-17RC, yağ innervasyonunu ve termojenezi kontrol eder. Doğa 578, 610–614 (2020).

Brestoff, J.R. ve ark. Grup 2 doğuştan gelen lenfoid hücreler beyaz yağ dokusu oluşumunu destekler ve obeziteyi sınırlar. Doğa 519, 242–246 (2015).

Lee, M.W. ve ark. Aktive tip 2 doğuştan gelen lenfoid hücreler, bej yağ biyogenezini düzenler. Hücre 160, 74–87 (2015).

Zhang, X. et al.Mast hücrelerinin fonksiyonel olarak etkisizleştirilmesi, farelerde deri altı yağ dokusu esmerleşmesini arttırır. Hücre Temsilcisi 28, 792–803.e4 (2019).

Finlin, B.S. ve ark. Mast hücreleri, insanlarda mevsimsel beyaz yağ oluşumunu teşvik eder. Şeker hastalığı 66, 1237–1246 (2017).

Lynch, L. et al. iNKT hücreleri, termojenez için FGF21'i indükler ve GLP1 tedavisinde maksimum kilo kaybı için gereklidir. Hücre Metab. 24, 510–519 (2016).

Cypess, A.M. ve ark. Soğuk ama sempatomimetik değil, insan kahverengi yağ dokusunu in vivo olarak aktive eder. Proc. Natl Acad. bilim Amerika Birleşik Devletleri 109, 10001–10005 (2012).

Cypess, A.M. ve ark. Bir β3-adrenerjik reseptör agonisti tarafından insan kahverengi yağ dokusunun aktivasyonu. Hücre Metab. 21, 33–38 (2015).

O'Mara, A.E. et al. Kronik mirabegron tedavisi, insan kahverengi yağını, HDL kolesterolünü ve insülin duyarlılığını artırır. J. Clin. Yatırım. 130, 2209–2219 (2020). Bu çalışma, mirabegron ile kronik tedavinin, artmış HDL ve gelişmiş insülin duyarlılığı ile ilişkili olan insan kahverengi yağ aktivitesini arttırdığını göstermektedir..

Blondin, D.P. ve ark. İnsan kahverengi adiposit termojenezi, β2-AR stimülasyonu tarafından yönlendirilir. Hücre Metab. 32, 287–300.e7 (2020).

Broeders, E.P. ve ark. Safra asidi kenodeoksikolik asit, insan kahverengi yağ dokusu aktivitesini arttırır. Hücre Metab. 22, 418–426 (2015).

Ramage, L.E. ve ark. Glukokortikoidler, insanlarda kahverengi yağ dokusu aktivitesini akut olarak artırarak, UCP-1 düzenlemesinde türe özgü farklılıkları ortaya çıkarır. Hücre Metab. 24, 130–141 (2016).

Yoneshiro, T., Aita, S., Kawai, Y., Iwanaga, T. & Saito, M. Keskin olmayan kapsaisin analogları (kapsinoidler), insanlarda kahverengi yağ dokusunun aktivasyonu yoluyla enerji tüketimini arttırır. NS. J. Clin. Nutr. 95, 845–850 (2012).

Ohyama, K. et al. Bej adiposit biyogenezini teşvik ederek kapsinoidler ve soğuk sıcaklığın bir kombinasyonu ile sinerjik bir antiobezite etkisi. Şeker hastalığı 65, 1410–1423 (2016).

Wang, S. et al. Curcumin, norepinefrine bağlı bir şekilde beyaz yağ dokusunun esmerleşmesini destekler. Biyokimya. Biyofiz. Araş. Komün. 466, 247–253 (2015).

Jiang, J. et al. Sinnamaldehit, yağ hücresi otonom termojenezini ve metabolik yeniden programlamayı indükler. Metabolizma 77, 58–64 (2017).


5.5: ATP Sentezinden Elektron Aktarımının Ayrılması - Biyoloji

Hücresel solunum, hücreler tarafından besinlerden enerji toplamak için kullanılan metabolik reaksiyonlar kümesidir. Aerobik koşullar altında glikozun katabolizması üç ardışık metabolik yolda gerçekleşir: glikoliz, piruvat oksidasyonu ve sitrik asit döngüsü. Bu metabolik yollardan üretilen indirgenmiş koenzimler daha sonra solunum zinciri tarafından oksitlenir ve ATP yapılır. Bu yollarla, glikoz tamamen oksitlenir ve hücre, birçok hücresel çalışmayı besleyen çok yönlü bir enerji taşıyıcısı olan ATP'nin birçok molekülünü kazanır.

Bu derste elektron taşıma zincirinin işleyişini ve ATP üretimini inceleyeceğiz. Hücresel solunumda, hücre için ATP'nin büyük kısmını üreten elektron taşıma zincirinin hareketidir.

ÇÖZÜM

Hücresel solunumun erken evrelerinde glikoz tamamen parçalanır. CO2 atmosfere salınır ve glikozdan hidrojen atomları, NADH + H + ve FADH oluşturmak üzere NAD + ve FAD enerji taşıyıcılarına bağışlanır.2. Hücresel solunumun ek glikoz molekülleri üzerinde çalışmaya devam etmesi için bu enerji taşıyıcılarının geri dönüştürülmesi gerekir.

Solunum zincirinin işi kısmen bu taşıyıcıları geri dönüştürmektir. Taşıyıcılar ekstra hidrojen atomlarını solunum zincirine bağışlar ve böylece tekrar NAD+ ve FAD'a dönüşür. Ekteki animasyonda, zincirdeki ilk komplekse bir hidrojen atomu bağışlayan NADH'ye odaklandık. FADH2 (animasyonda gösterilmemiştir) farklı bir komplekse bağış yapar.

Solunum zincirinin diğer işi, hidrojen atomlarının (özellikle elektronlarının) kimyasal enerjisini potansiyel enerjiye dönüştürmektir. Bir dizi redoks reaksiyonunda, elektronlar bir kompleksten diğerine atlar ve bu süreçte enerji açığa çıkarır. Zincir, salınan enerjiyi, mitokondri içindeki düşük konsantrasyonlu bir bölgeden zarlar arası boşluk içindeki yüksek konsantrasyonlu bir bölgeye, zar boyunca protonları pompalamak için kullanır. Bu konsantrasyon gradyanı potansiyel enerjiyi temsil eder.

Hücre, protonlar ATP sentaz kompleksindeki bir gözenekten zar boyunca geri aktığında, gradyanın potansiyel enerjisine dokunur. Protonlar akarken, kompleksin ADP ve inorganik fosfatı ATP'ye dönüştürmek için kullandığı enerjiyi serbest bırakırlar. Elektronların solunum zinciri boyunca akışından elde edilen enerjiden ATP üretimi, oksidatif fosforilasyon olarak adlandırılır. Kemiozmoz, ATP üretimi için bir proton gradyanının kullanımına atıfta bulunan ATP sentezi için başka bir terimdir.

Ders Kitabı Referansı: Konsept 6.2 Oksijen Varlığında Karbonhidrat Katabolizması Büyük Miktarda Enerji Serbest Bırakır


Videoyu izle: การหายใจระดบเซลล cellular respiration (Temmuz 2022).


Yorumlar:

  1. Perryn

    Yazık ki şimdi konuşamam - toplantıya geç kaldım. Ama özgür olacağım - kesinlikle ne düşündüğümü yazacağım.

  2. Kerbasi

    Başka bir bakmak istedim ama lanet olsun .. Zamanım yoktu!

  3. Thutmose

    Evet, tamamen

  4. Voisttitoevetz

    Sizi ilgilendiren konu hakkında çok fazla bilgiye sahip bir siteyi ziyaret etmenizi tavsiye ederim.



Bir mesaj yaz