細胞内pH、ATPase活性、ミトコンドリア呼吸の間のウニの精子相互関係の代謝

ウニウリチンstringylo-centrotus purpuratusの精子のミトコンドリアは、先体性反応の誘導前にしっかりと結合されています。精子が低い外部pH（pH 5.5）または高カリウム（200 mM）で希釈される場合、またはナトリウムの非存在下で、その内部pHはアミンの蓄積によって測定されているように酸性（6.2-7.0）です。これらの条件下では、内部のATPase活性（主にダイニンATPase）が阻害され、精子は抑制性があり、ミトコンドリアは呼吸状態4にあります（ATP濃度は最大です）。内部pHがアルカリ酸化されると、ATP合成を防ぐためにオリゴマイシンを添加した後のATP濃度の減少を測定することによりin vivoで推定されるように、内部ATPase活性が増加します。ATPase活性のこの増加は、呼吸速度の最大50倍の増加と、状態3へのミトコンドリアの移行の増加と相関しています。Carbonylシアン化物P-トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン属性呼吸とは、酸性の内部pHで阻害される内部pHにも敏感です。ただし、内部pHが酸性であるときに得られる非弾性のない、反応のない精子はATPの高濃度であるため、in vivoでは内部pHがダイニンATPaseの速度を制御し、このATPase活性は密接に結合したミトコンドリアの呼吸のために制限されていると結論付けます。。呼吸鎖の酸化還元状態は、内部pHの直接的な影響下にある可能性もあります。

Mitochondria of sperm of the sea urchin Strongylo-centrotus purpuratus are tightly coupled before induction of the acrosomal reaction. When the sperm are diluted at low external pH (pH 5.5) or in high potassium (200 mM) or in the absence of sodium, their internal pH is acidic (6.2-7.0) as measured by amine accumulation. Under these conditions the internal ATPase activity (primarily the dynein ATPase) is inhibited, sperm are immotile, and mitochondria are in respiratory state 4 (ATP concentration is maximal). When the internal pH is alkalinized, the internal ATPase activity is increased, as estimated either in vivo by measuring the decrease in ATP concentration after addition of oligomycin to prevent ATP synthesis, or in vitro using Triton X-100 permeabilized cells. This increase in ATPase activity correlates with an increase of up to 50-fold in respiratory rates and a mitochondrial transition to state 3. Carbonyl cyanide p-trifluoromethoxyphenylhydrazone-uncoupled respiration is also sensitive to the internal pH for it is inhibited at acidic internal pH. However, since nonmotile, nonrespiring sperm that are obtained when the internal pH is acidic have high concentrations of ATP, we conclude that in vivo the internal pH controls the rate of dynein ATPase and that this ATPase activity is limiting for the respiration of tightly coupled mitochondria. The redox state of the respiratory chain may also be under the direct influence of the internal pH.