نسبة الفوسفات والاكسجين (Phosphate/Oxygen Ratio )
تشير نسبة الفوسفات / الأكسجين ، أو نسبة P / O ، إلى كمية ATP المنتجة من حركة إلكترونين من خلال سلسلة نقل إلكترون محددة ، تنتهي بإنقاص ذرة الأكسجين. Garrett & Grisham 2010, p.620.
تعتمد نسبة P / O على عدد أيونات الهيدروجين المنقولة للخارج عبر التدرج الكهروكيميائي ، وعدد البروتونات التي تعود إلى الداخل عبر الغشاء عبر إنزيم مثل ATP سينثيز. يعمل سيناريو ATP بواسطة آلية دوارة. سيعتمد ATP الذي تم إنشاؤه على كمية ATP التي تم إنتاجها لكل دورة من دوار سيناريوهات ATP ، وعدد البروتونات اللازمة لإكمال الدوران. كل دورة كاملة تنتج 3 ATPs. وفقًا للفهم الحالي لآلية الجزء F0 ، [2] فإن عدد البروتونات التي تمت ترجمتها في كل دوران يساوي تمامًا عدد الوحدات الفرعية في الحلقة c. تظهر الدراسات الهيكلية الأخيرة أن هذا ليس هو نفسه بالنسبة لجميع الكائنات الحية. بالنسبة إلى سينثاز ATP الميتوكوندريا ، فإن عدد الوحدات الفرعية c هو 8 [3]. [4] وبالتالي فإن سينثيز يتطلب 8 بروتونات لتجميع ثلاثة ATP ، أو 8/3 بروتونات / ATP.
لا يجب أن تتحول البروتونات المتحركة للداخل فقط إلى دوران الطاقة في سينثيز ATP ، ولكن يمكن أيضًا استخدامها في نقل المنتجات والسلائف. بالنظر إلى الاختلافات الصافية في الشحن بين ATP و ADP ، فإن إنزيم ATP – ADPينزلق يبدد ما يعادل شحنة أيون هيدروجين واحد من التدرج عند تحريك ATP (إلى الخارج) و ADP (إلى الداخل) عبر غشاء الميتوكوندريا الداخلي. ينتج عن استيراد أيون الفوسفات و H + إلكترونيا محايدا استيراد بروتون واحد ، بدون شحنته ، لكل فوسفات. معًا ، ينتج عن استيراد ADP و Pi وتصدير ATP الناتج عن استيراد بروتون واحد ، وطرح من العدد المتاح للاستخدام بواسطة سينثيز ATP مباشرة. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، يستغرق الأمر 8/3 +1 أو 3.67 بروتونات لميتوكوندريا الفقاريات لتجميع ATP واحد في السيتوبلازم من ADP و Pi في السيتوبلازم. ضمن التنفس الهوائي ، تستمر نسبة P / O في النقاش ؛ ومع ذلك ، فإن الأرقام الحالية تضعها عند 2.5 ATP لكل 1/2 (O2) مخفضة إلى الماء ، على الرغم من أن البعض يدعي أن النسبة هي 3. [5] ينشأ هذا الشكل من قبول نقل 10 H + خارج المصفوفة لكل 2 e ، و 4 H + مطلوبة للتحرك إلى الداخل لتوليف جزيء من ATP. [6] يتم الاتفاق على نسب H + / 2e− للمجمعات التنفسية الرئيسية الثلاثة بشكل عام لتكون 4 و 4 و 2 للمجمعات I و III و IV على التوالي. [7] وبالتالي تعتمد نسبة H + / O على ما إذا كانت إلكترونات الركيزة تدخل عند مستوى NADH (تمر عبر الثلاثة جميعها لـ 10 H + / 2e−) أو يوبيكوينول (تمر من خلال المجمعات III و IV لـ 6H + / 2e 2). والأخير هو الحالة عندما تكون الركيزة تنضج أو تتأكسد NADH خارج الجسم عن طريق مكوك الفوسفات الجلسرين. أو غيرها من نازعة الهيدروجين المرتبطة UQH2. خلال التنفس الهوائي العادي ، تكون النسبة في مكان ما بين هذه القيم ، حيث تنتج دورة TCA كل من NADH و يوبيكوينول . ستكون نسبة P / O الناتجة هي نسبة H / O و H / P ؛ وهو 10 / 3.67 أو 2.73 للتنفس المرتبط بـ NADH ، و 6 / 3.67 أو 1.64 للتنفس المرتبط بـ UQH2 ، مع وجود القيم الفعلية في مكان ما.
المصادر
- Garrett RH & Grisham CM (2010). "Biochemistry 4th Ed.". Brooks/Cole.
- Nelson DL & Cox MM (2008). "Principles of Biochemistry 5th Ed." WFreeman and Company.