واكتشف الباحثون في كلية شوليش للكيمياء أن هذه العمليات تتأثر بتركيب غشاء الخلية
قام الدكتور ناداف أمدورسكي من كلية الكيمياء شوليك في التخنيون بتطوير تقنية مبتكرة لدراسة التحولات البروتونية في الغشاء المتعلقة بإنتاج الطاقة في عمليات التنفس الخلوي والتمثيل الضوئي. ونشرت الدراسة في مجلة الأكاديمية الأمريكية للعلوم – PNAS.
الطاقة هي مورد أساسي في العالم الحي، وبدونها لن تكون هناك حياة. تستخدم جميع الحيوانات والنباتات نفس نوع عملة الطاقة التي تسمى ATP وتقوم بتخزين الطاقة كطاقة كيميائية. تعتمد الآلية الجزيئية لتوليد ATP على بروتين موجود داخل الغشاء. ومن الممكن محاكاة نشاط البروتين مثل تشغيل محرك نانومتري تحركه البروتونات. عندما يستقبل المحرك الوقود - البروتونات - تتحرك أجزاء البروتين.
العملية العامة لمحرك البروتين هذا لإنتاج ATP معروفة اليوم، ولكن كيف تصل البروتونات إلى البروتين؟ هذا السؤال لم يتم حله بالكامل حتى الآن، لأن أبعاد عملية حركة البروتون، في الزمان والمكان، صغيرة جدًا: حركة بضعة نانومترات في فترات زمنية بالنانو ثانية.
في المقال الحالي، يتم وصف التقنية التي طورها الدكتور أمدورسكي لدراسة هذه العملية الصغيرة والسريعة التي تحدث على سطح الأغشية. تعتمد هذه التقنية على جهاز تتبع جزيئي أصلي يلتصق بالغشاء ويطلق بروتونًا في كل مرة يضربه الضوء (الفوتون). بمعنى آخر، إنها تقنية يمكنها إنتاج الوقود اللازم لتكوين عملة الطاقة على سطح الأغشية بمساعدة الضوء.
يعتمد جهاز التتبع الجزيئي الذي تم تطويره في التخنيون على جزيء كيميائي مثير للاهتمام للغاية يسمى الحمض الضوئي. وعندما يمتص هذا الجزيء الضوء، وعندها فقط تتغير خواصه الكيميائية ويتحول إلى حمض قوي. السمة الرئيسية لأي حمض قوي هي الإطلاق السريع للبروتون في بيئة مائية، وهذا هو الحال هنا أيضًا.
وبحسب الدكتور أمدورسكي: "من خلال مراقبة هذه العملية، اكتشفنا أن حركة البروتونات على سطح الغشاء، والتفاعل بين البروتونات الموجودة على الغشاء والبروتونات في المحلول، يعتمدان بشكل كبير على تركيب الغشاء، أي على نوع الدهون التي يتكون منها."
يعد هذا البحث علامة فارقة مهمة جدًا في فهم إحدى أهم العمليات في الطبيعة.
تم دعم هذا البحث من قبل برنامج Chaya Career Advancement Chair، ومعهد راسل بيري لتقنية النانو (RBNI) وبرنامج الطاقة الكبير.
