Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 22
Текст из файла (страница 22)
ния кис ьют !с ят Прпмсчллпс: лс всех случлях измеряли начальные сяорсстя псступлслпя А!ЭР я АТР. Когда вы показываете эти результаты руководителю, он хвалит вас за тонкие эксперименты и, соглашаясь, что они не подтверждают гипотезу, предлагает проанализировать структуру АТР и АРР (рис. 7-4), для того чтобы понять поведение переносчика.
В чем заключается правильное объяснение сдвига в обмене АкэР— АТР„ осуществляемом переносчиком, в одних экспериментальных условиях и эквивалентного обмена при других условиях? О О -О АТР ОН ОН !ол- сакной !яет Дыхательная цепь и АТР-синтетаза (МБК 7.2) Заполните пропуски в следующих утверждениях. Белок Е,-АТРаза представляет собой часть крупного трансмембранного комплекса, содержащего по крайней мере девять различных полипептидных цепей и называемого теперь Различные составляют группу окрашенных белков, объединяемых по признаку присутствия в молекуле связанного с белком тема. Атом железа в составе гема переходит из трехвалентной формы в двухвалентную, когда принимает электрон.
7-9 А Б Ру Абс О Р О Р О -о -о он он зму !ем' на ТР, АОР Ряс 7-4. Структуры АТР я АОР !ьткача 7-8). 78 Глава 7 В. Белки, относящиеся ко второму большому семейству переносчиков электронов, содержат два или четыре атома железа, которыми связаны с равным количеством атомов серы и равным числом остатков цнстеина, образуя в молекулах этих белков Г. Самый простой из всех переносчиков электронов †э низкомоле. кулярное гидрофобное соединение убихинон, который, как и дру. гие , может принять или отдать один или сразу дв~ электрона.
Д. Применение мягких ионных детергентов, которые солюбилизиру ют отдельные компоненты внутренней мембраны митохондрий в нативной форме, позволило идентифицировать и очистить трх главных, связанных с мембраной ., функционирующш на пути транспорта электронов от 1ЧАОН до кислорода. Е.
принимает электроны от 1чАРН и передает их чере~ флавии и по крайней мере пять железосерных комплексов г убихинону. Ж. принимает электроны от убихинона и передает их ю цитохром с. 3. принимает электроны от цитохрома с и переносит ю на кислород. И. Пары соединений, такис, как ХАЕН и МАО', называю~ , так как одно из веществ превращается в другое з~ счет присоединения одного или более электронов плюс одно~о ил~ более протонов. К. В смеси ХАЕН и ХА1У' в соотношении 1:1 поддерживаетс~ определенное «давление электронов», нли , которьи служит мерой сродства переносчика к электронам.
Л, Прямое ингибируюшее влияние электрохимического протонном градиента на транспор~ электронов называется 7-10 В. — Д. Укажите, какие из следующих утверждений правильные, а ка кие — нет. Если утверждение неверно, объясните почему, Получение субмитохондриальных частиц, представляюших собо1 вывернутые наизнанку и замкнутые участки внутренней мембра ны,— это важный момент в анализе белков, ответственных ъ окислительное фосфорилирование, поскольку на этих частица легко изучать действие различных не проникающих через мембрь ну метаболитов, которые обычно присутствуют во внутреннез матриксе интактных митохондрий. Если в состав липидных везикул ввести АТР-синтетазу и бактериь родопсин, выполняющий функции светозависимой протонно1 помпы, то при экспозиции таких везикул на свету в них буде образовываться АТР.
Очищенная АТР-синтетаза гидролизуег АТР до АРР и Р,, н~ в нативной, связанной с митохондриальной мембраной форме ов~ ст, действует только в направлении синтеза АТР. фа Если поток протонов через АТР-синтетазу заблокирован, то введг вы ние в анаэробный препарат субмитохондриальных частиц неболь АЧ шого количества кислорода приведет к «вспышке» дыхания и поз щелочению среды. Все белки, образующие дыхательную цепь, содержат атомы желе зна за, которые служат переносчиками электронов. Токсичность таких ядов, как цианид и азид, обусловлена и способностью прочно связываться с комплексом цитохромоксидэ угс зы и блокировать тем самым весь процесс транспорта электровоз сти Три дыхательных ферментных комплекса расположены в пли кру кости внутренней мембраны в виде пространственно упорядочег агс хов >ые юм ов.
ру цва И. ру>ий «ри «их рез «к на Н. их ют за «ли топ ый аго ка- >ой раза цап рв«е,м ио«ой ц ет л (>) ЛОР— О~ Р~ф Х О О пор+ Озс=м — х О но >на де- ль- од- Инвврснн ле- Б а н пор — о — Р адО«в + «т пор +О«в С:~Р— (зт) О«т — в~=7(~в) / О Ъ ини О«6 их да. ов. ос- ен- Инмрьнн Возврат Рпс. 7-5. Стереохимип реакций перепаса фосфата (задача 7-11). А. Инверсия конфигурации прп адно- ступенчатой реахции переноса фос- фата.
Д Схема эксперимента по пыжнепию стереахимни синтеза АТР АТР-синтетазой. Связи, обо- значенные тонкими линиями, лежат в ата«пасти рисунка. Связи, обо- значенные широкими незахрашен- ными треугольниками, лежат над пласхастью рисунка; связи, обозна- ченные широкими черными тре- уюльнпками,— ниже этой плоско- сти. Атомы кислорода обозначены группами, в которых указаны их атомные числа (16, 17 п 18). Преобразование энергии: митохондрии и хпороппасты 79 ной последовательности белков, чем обеспечивается последова- тельный перенос электронов можду соответствующими комплек- сами.
Поскольку большинство цитохромов имеют более высокий окнс- лительно-восстановительный потенциал, чем железо-серные цент- ры, то цитохромы функционируют как переносчики электронов в основном вблизи О,-конца дыхательной цепи. Молекулярные механизмы сопряжения электронного транспорта с протонной помпой, вероятно, неодинаковы для разных комплек- сов дыхательных ферментов. Слабые липофильные кислоты создают ток протонов через внут- реннюю мембрану, разрушая тем самым протонодвижущую силу, останавливая синтез АТР и блокируя поток электронов. Если на внутренней мембране существует очень большой электро- химический градиент, то в некоторых участках дыхательной цепи можно обнаружить обратный транспорт электронов.
В клетках бурого жира дыхание митохондрий обычно не сопряже- но с синтезом АТР, и энергия окислеыия выделяется в виде тепла. У большинства бактерий, включая облигатных анаэробов, под- держивается протондвижущая сила на плазматической мембране. Она используется в механизме движения жгутиков и процессах активного транспорта. 7-11 Электрохимический протонный градиент несомненно служит источником энергии для синтеза АТР при окислнтельном фосфорилировании, однако молекулярный механизм сопряжения этого градиента с синтезом АТР еще не выяснен. Возникает вопрос: синтезируется ли АТР непосредственно из АТ>Р и неорганического фосфата или источником этого фосфата служит какой-то интермедиат, например фосфофермент или другое фосфорилированное соединение? В одном изящном исследовании анализировали стереохимию механизма реакции.
Как зто часто делается, для того чтобы понять прямую реакцию, изучали обратную -реакцию гидролиза АТР до АОР и фосфата. (Основной принцип ферментативного катализа заключается в том, что прямая и обратная реакции в точности обратны одна другой.) Все ферментативные переыосы фосфата происходят с инверсией конфигурации относительно атома фосфора; таким образом, одноступенчатые механизмы, в которых остаток фосфорной кислоты переносится непосредственно между субстратами, приводят к инверсии конечного продукта (рис. 7-5, А).
80 Глава 7 Рвс. 7-6. Полосы цоглотцання цито- хромов (задачв 7-12). Числа озна- чают длины волн в вм. Крааный Синий е Э а Палась~ потпапценнп цнтохромоа Для изучения стереохимии гндролиза АТР исследователи синтезировали производное АТР, в котором три атома (э, 'аО и 'эО) были специфическим (в пространственном отношении) образом соединены с концевым атомом фосфора (рис. 7-5, Ь).
Это соединение было затем подвергнуто гидролвзу до АОР и неорганического фосфата с помощью очищенного препарата АТР-сннтегазы в прн. сутствии воды, обогащенной изотопом 'тО. Выделяющийся фосфат анализировали методом ЯМР для выяснения того, произошла л лн инверсия конфнтурашаи относительно атома фосфора илн нет? (рис.
7-5, Ь). Каким образом с помощью этого эксперимента можно устано. вить, происходит синтез АТР непосредственно из АОР и фосфатз или при участии промежуточного фосфорилированного соединения? Этот опыт показал, что произошла инверсия конфигурации.
Под. А Б тверждает ли такой результат предположение о прямом синтезе АТР или он указывает на участие промежуточного фосфориля. рованного соединения? В 1925 г. Дэвид Кейлнн применил простой спектроскоп для наблю. денна характерных полос поглощения цитохромов, входящю в состав электронтранспортной цепи митохондрий. В спектроскопе очень яркий бельзй свет проходит через изучаемый образец, а за.
тем разлагается призмой. Прн этом выявляются изменения в спектре, вызванные образцом. Если в последнем присутствуют моле. кулы, поглощающие свет определенной длины волны, то в соот. ц ветствуюшем месте спектра обнаружится темная полоса. Кейлни установил, что ткани самых разных животных характеризуютсз одинаковым спектром поглощения цнтохромов (рис. 7-б). (Во. обще говоря, этот спектр впервые за несколько десятилетий дэ этого наблюдал ирландский врач Мак-Манн. Однако он думал, кт что все полосы поглощения относятся к одному пигменту а з К 1920-м годам эта работа была забыта.) (Ь" На основании различий в термостабильности отдельных пола поглощения, а также различий в их интенсивности в разных ткана "у" Кейлин заключил, что поглощение определяется тремя компонех. тами, которые он назвал цнтохромами 1й Ь н с (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
