Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Пребывание животных в атмосфере 100%-ного кислорода вызывает адаптивное повышение содержания дисмутазы, особенно в легких; длительное пребывание в такой атмосфере приводит к повреждению легких и летальному исходу. Антноксиданты, например атокоферол (витамин Е), способны улавливать свободные радикалы, такие, как О.', снижая тем самым токсичность кислорода. ЛИТЕРАТУРА Воллеп Я. Оху8еп яс6чабоп апг! геггаругго!еь, Еььауь В|осЬетп., 1981, 17, 1. Егпьгег Е.
(есЦ Вюепегйе6сь, Е!ьетлег, !984. Е!е!ьГтег Б., Рае7гег Е. Гес!.,! Вю!ой!ся1 ох!т!абопь, ппсгоьота1, сугосЬготе Р-450, апд оГЬег Ьеторгоге!и ьуь!ептгс 1о: МегЬот!ь !и Епхуто!о8у, тго1. 52, ВютетЬгипеь, рагг С, Асаг1епйс Ргеьь, 1978. Ег!етГор!сй Е БпрегохЫе г)!ьтпгаьеь, Аппп. Кеу. ВюсЬегп.„ 1975, 44, 147. Ба!епипе Е. Я. Бггпсгпге апт! Гппс6оп оГ сугосЬготеь с, Аппп.
Кеу. ВюсЬет., 1977, 46. 299. Бе!тепГгтап.!. В., Галььоп Е. 7!об!е-Би!т К. М. ТЬе тяпу го1еь оГ сугосЬготе Ь, 1п Ьера6с писгоьотеь, 1лГе Бей, 1976, 19, 611. То!6егг !т'. Е. МегаЬойс рагЬртауь 1п регох!ьотеь апт! 81уохуьотеь. Аппп. Кеу. В|осЬет., 1981, 50, 133. 7 у!ег !Э. Х>., Бипол С.
М. Кеьр!гаюгу епеуте ьуь|епь !и т!госЬопг!Ва! тетЬгяпеь, Раде 33. 1п: МегпЬгвпе 3!гпсшге апд Рппс6оп, Чо!. 5, В!паг Е. Е, (ед,), %!!еу, 1984. !Рй!ге Я. Е., Соол М.!. Охуйеп ас6уа!!оп Ьу сугосЬготе Р- 450, Аппп. Кер. В!осЬет., 1980, 49, 315. Глава 13 Окислительное фосфорилироиание и транспортные системы митохондрий Питер Мейее ОРГАНИЗАЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ В МИТОХОНДРИЯХ БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ВВЕДЕНИЕ Митохондрии справедливо называют «энергетическими станциями» клетки, поскольку именно в этих органеллах в основном происходит улавливание энергии, поставляемой окислительными процессами.
Митохондриальную систему сопряжения окислительных процессов с генерацией высокоэнергетического интермедиата АТР называют окислительным фосфорилированием. Окислительнос фосфорилирование позволяет аэробным организмам улавливать значительную долю потенциальной свободной энергии окисления субстратов. Возможное объяснение механизма окислительного фосфорилирования предлагает хемиосмотическая теория. Ряд лекарственных веществ (например, амобарбитал) и ядов (цианид, окись углерода) подавляют окислительное фосфорилирование.
обычно с фатальными последствиями. Окислительное фосфорилирование является столь жизненно важным процессом, что нарушение его нормального хода несовместимо в жизнью. Этим можно объяснить, почему обнаружено лишь небольшое число генетических нарушений„затрагивающих эту систему. Вся полезная энергия, высвобождаемая в процессе окисления жирных кислот н аминокислот, и почти вся энергия окисления углеводов используется в митохондрнях в форме восстановительных эквивалентов ( — Н или электронов).
Митохондрии содержат несколько катализаторов, образующих дыхательную цепь, которые обеспечивают улавливание и перенос восстановительных эквивалентов, направляя их на реакцию с кислородом, приводящую к образованию воды. Одновременно функционирует механизм улавливания потенциальной свободной энергии с накоплением ее в форме высокоэнергетических фосфатов.
Митохондрии содержат также фер- ментные системы, обеспечивающие образование большинства восстановительных эквивалентов; это ферменты 11-окисления и цикла лимонной кислоты (последний является общим метаболическим путем при окислении всех основных пищевых продуктов).
Эти взаимоотношения показаны на рис. 13.1. Главные компоненты дыхательной цепи (рис. 13.2) приведены последовательно в порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала в табл. 12.1. Атомы водорода или электроны перемещаются по цепи от более электроотрннательяых компонентов к более электроноложнтельному кислороду, изменение окислитель но-восстановительного потенциала при переходе от системы ХА13'~ХАВИН к системе О,/Н,О составляет 1,1 В. Главная дыхательная цепь в митохондриях начинается от ЖАР-зависимых дегидрогеназ, проходит через флавопротеины и цитохромы и заканчивается молекулярным кислородом. Не все субстраты связаны с дыхательной цепью через 1ЧА0-зависимые дегидрогеназы; некоторые из них, имеющие относительно высокий окнслительно-восстановительный потенциал (например, система фумарат~сукцинат, см.
табл. 12.1), связаны с флавопротеиновыми дегидрогеназами, которые в свою очередь связаны с цитохромами дыхательной цепи (рис. 13.3). В последнее время установлено, что в дыхательной цепи имеется еще один переносчик, связывающий флавапротеины с цитохромом Ь, обладающим самым низким среди цитохромов окислительновосстановительным потенциалом. Этот переносчик, названный убихнноном или коферментом () (рис. 13.4), в азробных условиях находится в митохондриях в форме окисленного хинона, а в анаэробных условиях — в восстановленной хинольной форме. Кофермент 9 является компонентом митохондриальных липидов; среди других липидов преобладают Гмеа !3 12В Углевод Внемитохондриевьные источники восстеновитевьных эквивалентов Рве.
13.1. Главные источники восстановительных эквивалентов и их связь с митохондривльной дыхательной цепью. Ос- новным внемитохонлривльным источником является АРАОН, который образуется в холе гликолизв. Н,О ФП- 1чАО ' АН охра 2пег' Уг Ог 1ч'АОН ФП А 2Н+ Н+ Рие. 13.2. Транспорт восстановительных эквивалентов по дыхательной цепи. фосфолишщы, являющиеся частью митохондриальной мембраны. Структура кофермента Я сходна со структурой витаминов К и Е. Близкую структуру имеет и пластохинон, находящийся в хлоропластах. Все эти вещества имеют в своей структуре полиизопреноидную боковую цепь. Содержание кофермента (,"г значительно превосходит содержание других компонентов дыхательной цепи (по параметру стехиометрии); это позволяет предположить, что кофермент Я является подвижным компонентом дыхательной цепи, который получает восстановительные эквиваленты от фиксированных флавопротенновых комплексов и передает их на цитохромы.
Дополнительным компонентом, находящимся в функционально активных препаратах дыхательной цепи, является железа-серный белок, ГеЯ (негемовое железо). Он ассоциирован с флавопротеинами (металлофлавопротеинами) и с цитохромом Ь. Железо и сера, как полагают, участвуют в окислительновосстановительном процессе, протекающем по однозлектронному механизму (рис. 13.5). Современные представления о последовательности главных компонентов дыхательной цепи отражены на рис. 13.3. Яа электроотрицательном конце цепи дегидрогеназы катализируют перенос электронов от субстратов на ХАР, находящийся в дыхательной цепи.
Это происходит по двум путям. В тех случаях, когда субстратами служат а-кетокислоты, пируват и кетоглутарат, в переносе электронов на ХАР участвуют сложные дегидрогеназные системы, содержащие липоат и ГАР. Перенос электронов другими дегидрогеназами, использующими в качестве субстратов 1. (+)-З-гидроксиацил-СоА, Р ( — )-3-гидрокснбутират, пролин, глутамат, малат и изоцитрат. происходит прямо на ХАР дыхательной цепи.
Восстановленный ХАРН в дыхательной цепи в свою очередь окнсляется металлофлавопротеином ХА1ЭН-дегндрагеиазай. Этот фермент содержит ЕеБ н ГМХ и прочно связан с дыхательной цепью, Кофермент Я служит коллектором восстановительных эквивалентов, которые'поставляются рядом субстратов через флавопротеиновые дегидроген азы в дыхательную цепь. К числу этих субстратов относятся сукцинат, холин, глицерол-З-фосфат, саркозин, диметилглицин и ацил-СоА (рис. 13.3). Флавнновым компонентом этих дегидро ген аз является, повидимому, ГАР. Поток электронов от кофермента Я далее идет через ряд цитохромов к молекулярному кислороду (рис.
13.3). Цитохромы выстроены в порядке возрастания окислительно-вос- Глиеи 13 Н28 со С)Ч- цит с )ЧАОН АТР АОР + Р, .АТР АОР+ Р; АТР АОР+ Р, Место соприиииии 1 Место сопвижеиии 2 Место соппижеиии 3 Рпс. 13.6. Предполагаемые участки пнгпбироаапия (тЭ) дыхательной цепи специфическими лекарственными веществами, химическими реагентами и антибиотиками. Указаны участки. гле предположительно происходит сопряжение с фосфорилпрованием.
ВА1.— дпмеркапрол; ТТРА — хелатобразуитщий Рсегепт па железо. Комплекс 1 — 1ЧАОН: убихииоиоксидоредуктаза; комплекс П вЂ” сукцииат: убихиноп-оксидорсдуктаза; комплекс Ш вЂ” убихипол: фсррицптохром сокспдоредуктаза; комплекс 1Ч вЂ” фсрроцктохром с кислород-оксидоредуктаза.
Другие сокрашения — такие же, как и па рпс. 13 3. брану в виде четырех белково-липидных комплексов дыхательной цепи. На этом основании был сделан вывод об определенной пространственной ориентации этих комплексов в мембране. Цитохром с является единственным растворимым цитохромом н наряду с коферментом 9 служит относительно мобильным компонентом дыхательной цепи, осушествляюшим связь между фиксированными в пространстве комплексами (рис. 13.б). РОЛЬ ДЬ1ХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ В УЛАВЛИВАНИИ ЭНЕРГИИ Молекулой, улавливающей часть свободной энергии, высвобождаемой в катаболическнх процессах, в виде высокоэнергетических фосфатов служит АВР.
Образующийся н результате АТР поставляет затем свободную энергию далее для осуществления энергозависимых процессов. Поэтому АТР можно назвать энергетической ивалютойи клетки (см. рнс. 11.8). За счет гликолиза образуются две высокоэнергетические фосфатные группы; их энергия равна примерно б1 кДж моль-' глюкозы (см. табл. 18.!). Поскольку прн полном сгорании глюкозы выделяется примерно 2780 кДж, доля энергии, улавливаемой в ходе гликолиза путем фосфорилнровання, весьма невелика. Реакции цикла лимонной кислоты, кото- рыми завершается процесс полного окисления глюкозы, включают еше одну стадию фосфорилировання; она сопровождает преврашенне сукцннил-СоА в сукцинат, что обеспечивает образование еше двух высокоэнергетических фосфатов на 1 моль глюкозы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
