Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Эти выступы называют <опрлганнциз< фак- таблице 14З. Компоиеигы Лтр-синге»пру им о омаЛЕКСа МакалааДРИй (ПЕ Рика 3. ВУ., Е>па<Ее Ум Лии. Иеа. Вюсйеиы вб;21б, 19773 Роль Локализация Субъелииицы Масса, кда 360 Содержит ка- Сферический галигичес- выступ иа кий участок мазричиой для сиигеза стороне АТР Г, 53 50 зз 17 7 Го 29 Содержит про- Траисмембтонный ка- раина» иал 22 !2 8 >О иигибигор Г, Регулирует «С<ебелекь ток прото- межлу Го и иов и синтез Г, хт Белок, обусло- вливаюгций чувсгвигель- вость к оли гомицииу Гс,(ро) Часть И. Генерирование и храиеиве эиерпщ тором 1, или Г,. Физиологическая роль Г, состоит в том, чтобы каталиэировать синтез АТР.
АТРазная активность, проявляемая солюбилированным Г, (в отсутствие протонного градиента];результат обращения присущей ему физиологической реакции. Г,-компонент, масса которого составляет 360 кДа и который содержит пять видов полипептидных цепей (табл. 14.3), представляет собою только часть АТР-синтезирующего механизма митохондрий. Другой важный компонент этого комплекса-Го, гидрофобный сегмент из четырех полипептидных цепей, «заякореннный» на внутренней митохондриальиой мембране.
Го — это протон><ый канал комплекса. «Стебелек» между Г, и Г, включает некоторые другие белки (табл. 14.3). Один из них сообщает комплексу чувствительность к олигомицину, антибиотику, блокирующему синтез АТР путем нарушения использования протонного градиента. Ток протонов через канал Го от цитоплазматической стороны мембраны к матриксу приводит к синтезу АТР, осуществляемому Г,. Каким образом ток протонов оказывается сопряженным с синтезом АТР? Как и в случае перекачки протонов, здесь возможны прямой и непрямой механизмы.
Существует предположение, что ток протонов непосредственно действует на реакцию синтеза АТР. Согласно этой схеме, Р, активируется и одновременно взаимодействует с АРР, образуя АТР. Существует и другое прелположение, а именно что сопряжение тока протонов с синтезом АТР осуществляется ну~ем конформационных изменений, передаваемых через ферментный комплекс. 14.9. Электроиы от цитоплазматическего МАРН поступают в митохондрии при помощи глицерофосфатиого челночного механизма Интактные митохондрии непроницаемы для МАРН и МАР'. Как же тогда происходит окисление цитоплазматического МАРН дыхательной цепью? МАРН образуется в процессе гликолиза при окислении глицеральдегид-3-фосфата. Чтобы гликолиз продолжал функционировать, должно происхолить генерирование МАР".
Решение этой проблемы состоит в том, что через митохонлриальную мембрану переноси~ей не сам ХА1)Н, а отдаваемые и,ч электроны. Одним из переносчиков является г<тцерол-З-фосфат, который легко прохолит через наружную митохондриальную мембрану. Первый шаг в этом челночном механизме (рис. 14.11) — перенос электронов от МАРН на лигидроксиацетонфосфат с образованием глицерол-3-фосфата. Эта реакция, катализируемая глицерол-3-фосфат — дегидрогеназой, протекает в цитозоле. Глицерол-3 — фосфат поступает затем в митохондрии, где ои снова окисляется в дигидроксиацетонфосфат при участии ГАР— простетической группы дегидрогеназы, которая связана с внутренней митохондриальной мембраной. ГАР-зависимая глицероллегидрогеназа митохондрий отличается от МАР'-зависимой глицерол-легидрогеназы цитозоля.
Образовавшийся при окислении глицерол-3-фосфата дигидроксиацетонфосфат далее диффундирует из митохонприй в цитозол>ь завершая челночный процесс. дигидро«еиицитои фоефит Гиицирои 3 фоофит няон сн,Он но — с — н СН20Р01г ! диффуидируит и митохондрии Сн,сн нΠ— С вЂ” н СН ОРО,' СН ОН С=.О СН,ОРОег + н' иле+ В цито»о»в диффуидирует и цито»он» (Е-РАОНД~ Е.ЕАО В иитохоидриях СН ОН С=-0 СНгОРО,г 14. Онислительное фас фарилиров ание Рис.
14.11. Глицеролфосфатный челноч- ный механизм. Суммарная реакция может быть изоораже- на следующим образом: мАРн + н' х — тх» Цито- Митохонплазма- лриаяьный тический Восстановленный флавии внутри митохондрий переносит свои электроны на дыхательную цепь на уровне кофермента О.
Таким образом, при окислении дыхательной цепью ХАТУН, который переносится глицеролфосфатным челночным механиэ.мом, образуются две, а не три молекулы АТР. На первый взгляд может показаться, что в каждом цикле этого процесса одна молекула АТР теряется. Такой низкий выход связан с предпочтительным использованием в митохондриях ГАР, а не ХАР' в качестве акцептора электронов в реакции, катализируемой глицерол-3-фосфат — дегидрогеназой. Использование ГАР делает возможным перенос электронов в митохондрии от цитоплазматического ХАРН против градиента концентрации ХАРН. «Цена» такого транспорта- одна молекула АТР на два электрона. Глицеролфосфатный челночный механизм играет особенно важную роль в летательных мышцах насекомых.
В сердце и печени электроны транспортируются в митохондрии от цитоплазматического ХАРН благодаря молот-аспарватному челночному механизму, который опосрелуется двумя мембранными переносчиками н четырьмя ферментами. В цито- золе происходит перенос электронов от ХАРН на малат, который проходит сквозь внутреннюю митохондриальную мембрану и затем вновь окисляется с образованием ХАРН в митохондриальном матриксе. Оксалоацетат не проходит легко через вну- ХАР + Š— ГАРНг Цито- Митохонплазма- дриальный тическнй треннюю митохондриальную мембрану и должен превратиться в результате реакции трансаминирования в аспартат, способный проходить сквозь данный барьер.
Суммарная реакция малат-аспартатного челночного механизма описывается следующим уравнением: МАРН + ХАР ХАР«ХАРИ Цито- Митохон- Цито- Митохонплазма- дриальныд плазма- дриальный тический тнческнй Этот механизм в противоположность глицеролфосфатному челночному механизму характеризуется легкой обратимостью. Следовательно, ХАРН может поступать в митохондрии по малат-аспартатному челночному механизму только при условии, что отношение [ХАРИ]/[ХАР'] выше в цитозоле, чем в митохондриальном матриксе. При переносе электронов от ХАРН к митохондриальной дыхательной цепи с помощью данного механизма не происходит поглощения энергии, и нв каждую транспортируемую молекулу ХАРИ синтезируются три молекулы АТР. 14.10. Поступление А1ЭР в митохондрии требует выхода АТР АТР и АРР не могут диффундировать свободно через внутреннюю митохондриальную мембрану. Переход этих высокозаряженных молекул через этот барьер оказывается возможным благодаря наличию специфического переносчика.
Интересная особенность переноса — сопряжение токов АТР и АОР. АОР поступает в зштохондриальный матрикс только лри уг.юани вы«ода АТР и наоборот. Этот сопряженный поток ЛТР и АОР представляет собою пример облегченной аб.пенной диффузии. Он опосредуется АГР-АОР— транс.гоказой. димером, состоящим из идентичных субъединиц с мол.
массой 29 кДа каждая. Транслоказа имеется в большом количестве во внутренней митохондриальной мембране. составляя около 6"„общего белка. На цнтоплазматическую сторону мембраны транспортируется предпочтительно АГГР. Именно этим отчасти и объясняется тот фак г. что соотношение [АТР3'[АОР3 [Р,3 на той стороне мембраны. которая обращена к цитоплазме. в 10 раз выше. чем на стороне. обращенной к матриксу. Сопряженный зранспорт АТР и АОР транслоказой, вероятно, индуцируегся протонным градиентом через внутреннюю мптохондриальную мембрану.
АТР-АГЗР- транслоказа специфически ингибируется очень низкими концен грациями атрактилазида, расгизельного гликозила. пли оонгкргкавой кислоглы, антибиотика нз плесени. Вскоре после добавления этих ингнбиторов оьислнтельнос фосфорилирование прекращается, поскольку поступления АОР внутрь митохонлрии оольше не происходит.
14.11. Митохондрии содержат мнточислениые транспортные системы для ионов и метаболитов АТР-АОР— транслоказа — это только олна из многих транспортных систем митохондрий. Внутренняя митохондриальная мембрана содержит целый ряд переносчиков лля ионов и заряженных метаболитов. Например, лергнагчнк днкарооновых кислот опосредует облегченную обмснную диффузию малага, сукцината, фумарата и Р,. Пгренагчнкн трнкарбонавьт кнглгзт обесг|е- Часть 1!.
Генерироваиие и храпение энергии чивают обмен ОН на Р«Пируват цитозоля поступает в митохондриальный матрикс в обмен на ОН" с помощью переносчика лиргвата. Взаимный обмен глутамата и аспартата осуществляет лгреногчнк глгтамата, способный также переносить ОН Митохондрии содержат и гнстез0 транспорта ионов кальция. Непосрелственным источником своболной энергии для накопления Са" в митохондриальном матриксе является не АТР, а протонодвижущая сила, генерируемая переносом электронов. 14.12. Полное окисление глюкозы дает 36 АТР Теперь мы можем рассчитать количсство ЛТР, образуя>шееся при полном окислении глюкозы (табл 14.4).
Суммарная реакция Глюкоза и 36АОР -~- 36Р, 4 36Н 60 6СО ' 36АТР ч 42НгО Ол|нишгннг Р:О равно 3, поскольку образуется 36 молекул АТР. а потребляется 12 атомов кислорола. Большая часть АТР, 32 молекулы из 36, генерируется путем окислительного фосфорилпрования. Общая эффективность генерирования АТР достигает высокого уровня, При окислении глюкозы при стандартных условиях высвобождается 686 ккал: Глюкоза -ь 6О, 6СО, ч- 6Н,О АОы = — 686 ккал.
Свободная энергия, запасенная в 36 АТР, составляет 263 ккал, поскольку АО~' для гплролиза АТР равно — 7,3 ккал. Отсюда термодинамическая эффективность образования АТР нз глюкозы достигает при станларзных условиях 263~686. или 38",. Дьг«а1люьный коэффициент (КО). часю используемый показатель при исслелованиях метаболизма на целом организме, опрелсляегся следующим путем: Число молей образующегося СО, КОЧисло молей поглощаемого О, Для полного окисления углеводов КГ) равен 1. Для жиров и белков он составляет соответственно 0.71 и 0.80. Таким образом. КГ) может быть использован как показатель относительно~о использования организмом углеводов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
