Effect of visible and near-infrared light on adenosine triphosphate (atp)

by Amat Genís, Albert

RESUM TESI DOCTORAL Effect of Visible and Near-Infrared Light on Adenosine Triphosphate (ATP) Albert Amat Departament d Histologia i Neurobiologia Facultat de Medicina i Ciencies de la Salut Universitat Rovira i Virgili, Reus LATP L ATP es una molecula clau en el metabolisme cel.lular, actuant com a donador denergia lliure i acoplant reaccions endergoniques i exergoniques. LATP es sintetitzat a la mitocondria en un proces anomenat fosforil.lacio oxidativa despres duna serie de reaccions a la cadena de citocroms que es troba en la membrana interna de lorganel.la. La font denergia necessaria per aquesta sintesi sobte en les cel.lules animals dels nutrients de lingestio, i de la llum solar en les plantes. Existeix una via alternativa de sintesi dATP extramitocondrial, la glicolisi, que sinicia amb la fosforilacio de la glucosa per lenzim hexokinasa. Interaccio llum-materia Lenergia electromagnetica lona de la qual oscil.la en una longitud dona de nanometres es anomenada llum. En aquestes frequencies, lenergia promou excitacio electronica de certs atoms i molecules. Existeix una interaccio diferent de la llum amb molecules, produida per el camp electromagnetic que per definicio la llum provoca en qualsevol medi. El camp electric resultant desplaca els electrons dels enllacos quimics produint una polaritzacio del medi sense que existeixi absorcio de lenergia. Aquest es un mecanisme interactiu que existeix sempre, i es lunic que es dona en molecules que son transparents (no absorbeixen) per a una determinada frequencia de la llum, com es el cas de lATP per lenergia visible i infravermella propera. Experiments, resultats i discussio Quan lATP es excitat amb fotons ultraviolats, es produiex una fluorescencia en longituts dona visibles. Lio magnesi sha utilitzat per estudiar com la llum visible i infravermella propera produiex un desplacament de carregues electriques a la molecula dATP. La construccio dun interferometre de Michelson ha servit per observar linteraccio no absortiva de la llum i lATP. La mesura directa de lindex de refraccio duna solucio dATP dona informacio sobre les caracteristiques electriques del medi. Lobservacio de que aquest index canvia despres dirradiar la solucio amb longituds dona visibles i infravermelles properes, confirmen que la llum provoca canvis electrics significatius en lATP. En aquest treball tambe sha estudiat el comportament bioquimic de lATP irradiat quant forma part de dues reaccions quimiques diferents: la de la luciferina-luciferasa i la de la hexoquinasa. En tots dos casos, lus daquest ATP irradiat ha produit una alteracio dels parametres cinetics estudiats, V0 i k en la reaccio de la luciferina-luciferasa, i km i vmax en la reaccio de lhexoquinasa. Conclusions Aquesta interaccio no absortiva de la llum amb lATP es la primera descrita per a una biomolecula. El mecanisme aporta noves dades per explicar els efectes observats en el metabolisme cel.lular despres de lirradiacio dorganismes, teixits i cultius cel.lulars amb llum visible i infravermella propera. DOCTORAL THESIS: EFFECT OF VISIBLE AND NEAR-INFRARED LIGHT ON ADENOSINE TRIPHOSPHATE (ATP) AUTHOR: ALBERT AMAT I GENIS DIRECTOR: JOSEPA RIGAU I MAS DEPARTMENT OF BASIC MEDICAL SCIENCES ROVIRA I VIRGILI UNIVERSITY REUS- SPAIN