Дж. Уилсон, Т. Хант - Молекулярная биология клетки - Сборник задач (1120987), страница 97
Текст из файла (страница 97)
ГССР разобщает поток электронов и окислительное фосфорилирование, способствуя достижению максимальной скорости переноса электронов и максимальной скорости поглощения кислорода. Последующее добавление цианида приводит к блокированию непосредственно транспорта электронов и тем самым к прекращению поглощения кислорода (рис. 7-26, А). Поскольку ГССР разобщает поток электронов и окислительное фосфорилирование, олигомицин (который подавляет АТР-синтетазу) не оказывает влияния на скорость поглощения кислорода (рис. 7-26, В). Олигомицин снижает скорость потребления кислорода, блокируя АТР-синтетазу. Этот эффект ослабляется при добавлении ГССР, потому что последний разобщает транспорт электронов и окислительное фосфорилирование (рис. 7-26, В).
Латературат №сьо!!г, !1.0., Вюепегвебсв, рр. 86, !10. аоот!ощ Асаг!ею!с Ргекк, 1982. нин Рис. 7-26. Кривые выделения кислорода, ожидаемые дла трех комбинапий ингибиторов (ответ 7-!5). А. ГССР с последующим добавлением пианида. Б. ГССР с последующим добавлением олигомипина. В.Олигомнпин с последующим добавлением ГССР. Преобразование энергии: митохондрии и хлоролластм ЗЯВ 7-16 А. Да, следует ожидать, что действие 2,4-динитрофенола на ми тохондрии будет аналогично действию ТСВ на метанобразующие бактерии. Добавление 2,4-динитрофенола к митохондриям приводит к прекращению образования АТР, но образование СО, в цикле лимонной кислоты при этом продолжается.
Образование АТР останавливается из-за того, что протондвижущая сила, которая приводит в действие синтез АТР, отсутствует, когда разрушен электрохимический протонный градиент. Образование СОз даже слегка стимулируется, потому что электроны могут свободно переноситься по цепи электронного транспорта (их потоку больше не противодействует электрохимический протонный градиент).
Действие 2,4-диннтрофенола на митохондрии совершенно аналогично действию ТСБ на метанобразующие бактерии: ТСБ останавливает синтез АТР, но при этом открывает возможность свободного потока электронов, что приводит к стимуляции образования СН4. Б. Да, следует ожидать, что олигомнции действует на митохондрии аналогично тому, как действует РССО на метаногенез. Олигомицин ингибирует образование СОа в митохондриях, не затрагивая электрохимического протонного градиента. Блокируя АТР- синтетазу, олигомнцин препятствует разрядке электрохимического протонного градиента обычным образом, т.е.
путем осуществления синтеза АТР. Обратное давление, создаваемое статическим электрохимическим протонным градиентом, ингибирует электронный поток, потому что последний связан с транспортом протонов. Действие олигомицина на митохондрии совершенно аналогично влиянию ОССГУ на метаногенез: ОССГУ останавливает образование АТР, ингибируя АТР-синтетазу и тем самым как бы замораживая электрохимический протонный градиент, который ослабляет поток электронов и ингибирует образование СН4. В, Да, следует ожидать, что добавление 2,4-динитрофенола к ми тохондриям,ингибированным олигомицином,приведет к эффекту, аналогичному тому, который вызывается добавлением ТСК к метанобразующнм бактериям в условиях, когда выделение СН подавлено с помощью ОССО, Образование СО в митохондриях, обработанных олигомицином, стимулируется 2,4-динитрофенолом.
В таких митохондриях действует статический электрохимический протонный градиент, который уменьшает электронный поток и ингибирует образование СО . При добавлении 2,4-динитрофенола электрохимическнй протонный градиент разрушается, что позволяет электронам снова свободно проходить по электронтраиспортной цепи. Свободный поток электронов (к Оа с образованием воды) способствует дальнейшему окислению субстратов до СОз. Такое действие 2,4-динитрофенола на митохондрии, подавленные олигомицином, полностью аналогично эффекту добавления ТСБ к метанобразующим бактериям при действии на них ОССО:ТСБ поддерживает поток электронов, разрушая статический электрохимический протонный градиент и тем самым способствуя восстановлению метанола до метана.
Г. Идентичное действие одних и тех же ингибнторов на митохондрии и метанобразуюшие бактерии очень убедительно свидетельствует в пользу предположения, что у метанобразующнх бактерий АТР синтезируется путем фосфорилирования, обеспечиваемого электронным транспортом. Литература: ВГаш, М., бопгсааГГз 6. Етьйепсе Гог а с)гепиоато11с шесГгашаш оГ АТР аупг)геа1а гп шегЬапохешс Ьассег1а.
ТгепгГа ВГосГгеш. Вс1. 10н 486-489, 1985. 346 Глава 7 7-17 А. Все наблюдения, связанные с ионофорами, согласуются с представлением о том, что перенос протонов по электрохимическому протонному градиенту служит источником энергии для движения жгутиков. Рассмотрим эти наблюдения подробнее.
1. При окислении глюкозы бактерии откачивают протоны из клетки, в результате чего на мембране устанавливается электро- химический протонный градиент, являющийся суммой протонного градиента и мембранного потенциала. При добавлении ГССР мембраны становятся проницаемыми для протонов, тем самым ликвидируется как протонный градиент, так и мембранный потенциал. В отсутствие электрохимического протонно~о градиента «мотор» жгутика не функционирует. 2. В среде с ионами К' антибиотик валиномицин специфически разрушает мембранный потенциал, вызывая вход ионов К", который уравновешивает выход протонов.
В этих условиях только протонный градиент (который больше обычного, поскольку ему не противодействует мембранный потенциал) служит движущей силой потока протонов через жгутиковый «мотор». Способность бактерий нормально двигаться при наличии лишь протонного градиента служит убедительным доказательством того, что жгутиковый «мотор» приводится в действие протонами. 3. В отсутствие глюкозы (или любого другого субстрата окисления) электрохимический протонный градиент не возникает. Если снаружи есть К', то валиномицин облегчает вхождение его внутрь клетки; это ведет к возникновению мембранного потенциала с положительным полюсом внутри клетки.
Хотя в среде есть доступные протоны (из воды), этот мембранный потенциал ориентирован не так, чтобы приводить в движение поток протонов внутрь клетки. В результате бактерии в этих условиях остаются неподвижными. 4. В отсутствие глюкозы электрохимический протонный градиент не возникает. Если снаружи нет ионов К' (т. е.
когда в среде присутствуют ионы Ха'), добавление валиномицина позволяет внутриклеточным ионам К+ выходить нз клетки (по направлению их концентрационного градиента), создавая мембранный потенциал с положительным полюсом снаружи клетки. Этот мембранный потенциал может заставлять протоны двигаться внутрь клетки. Каждый протон, вошедший в клетку, снижает величину мембранного потенциала, и так происходит до тех пор, пока потенциал полностью не исчезнет. В этот момент клетка перестает активно двигаться. Б. С первого взгляда кажется странным, что нормальные бактериальные клетки могут двигаться при полном отсутствии кислорода. В таких условиях поток электронов в дыхательной цепи отсутствует, и, следовательно, нет связанной с этим потоком транслокации протонов через мембрану.
В таком случае, каков источник протонов для приведения в действие жгутикового мотора в анаэробных условиях? Анализ мутантного штамма дает возможность ответить на этот вопрос. Лишенные АТР-синтетазы бактерии не могут активно двигаться. Это предполагает, что АТР-синтетаза каким-то образом генерирует протонный градиент.
У нормальных бактерий в отсутствие кислорода образующийся анаэробно АТР используется для обращения действия АТР-синтетазы, т.е. для обеспечения выхода протонов из клетки. Возникаюгций электрохимический протонный градиент направляет протоны обратно через жгутнковый «мотор», обеспечивая дви- Преобразование энергии; митохондрии и хлоролласты 347 жение бактерии.
Мутантные бактерии не могут двигаться, если в среде нет глюкозы, поскольку у них нет АТР-синтетазы, а следовательно, они не могут образовывать электрохимический протонный градиент, когда нет транспорта электронов. Латература: Маппоп, М.ГЭ., Тейегсо, Р., Веггь Н.С., НагоЫ, Г.М., сап геег Ггг(уг, С. А рго1оатот(те Госсе г(г(тез Ьас1ег(а йаае1!а. Ргос. ЬГа11. Ашд. Вой ГВА 74,3060 — 3064, 1977. Хлоронласты и фотосинтез 7-18 А. строма Б, тнлакоиды В. фотосинтетнческий транспорт электронов (световые); фиксация углерода (темновые) Г. рибулозобисфосфат-карбоксилаза Д.
фиксация углерода (Кальвина--Бенсона) Е, сахароза Ж. крахмал 3. С„' Сз И. хлорофилл К. антенный комплекс; фотохимический реакционный центр Л. нециклическое фотофосфорнлирование М. У.-схема Н циклическое фотофосфорилирование 7-19 А. Правильно. Б, Неправильно. Непосредственно световая энергия необходима для образования Оз, тогда как для фиксации СО, световая энергия требуется лишь опосредованно, В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
