Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Сукцинатдегидрогеназа локализована на внутренней поверхности внутренней митохондриальной мембраны, где она передает восстановительные эквиваленты дыхательной цепи на уровне убихннона (минуя первую о/в петлю). 3-Гидроксибутнратдегидрогеназа также локализована на матрнксной стороне внутренней митохондриальной мембраны. Глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа находится на наружной поверхности внутренней мембраны, где она участвует в функционировании глнцерофосфатного челночного механизма.
Окиелительмое фоафорилироваиие и перенос электромов Митохонярии 1ЧАО' ЕАОН2 1ЧАОН +Н' Рис, 1ЗЛ4. Глицерофосфатиый челночный механизм переноса восстановительных эквивалентов из цитозоля в читохопдрию. Окисление внемитохт?идриального ХАРН связан с дыхательной цепью через флавопротеин, при участии субстратиых челночных механизмов а не через ?ЧА?э, на каждый потребленный атом кислорода образуется только две, а не три молекулы МАРН не может проникать через м"то"ондр"а АТР.
у некоторых видов животных активность льнУю мембРанУ; он непРеРывно образуетсЯ в цито- РАО-зависимых ферментов понижается после тизоле глицеральдегидфосфатдегидрогеназой, одним Реоидэктомии и повышается после введения тирокиз феРментов гликолиза (см. Рис. 18.2). Вместе с тем сина. Такой челночный механизм работает в летатепри аэробных Условиях внемитохондриальный льной мышце насекомых, в белых мышцах и играет ХА?ЭН не накапливается; он окисляется в дыхатель- важную роль в печени, однако в других тканях (наной цепи митохондРий. Для объяснения этой ситуа пример, в сердечной мышце) митохондриальная глицни пРедложено несколько механизмов.
Онн пРедпо- церол-3 фосфат-дегидрогеназа отсутствует. Полалагают перенос восстановительных эквивалентов че- гают, что более универсальной является транспорт- Р митохоцдри ЬНУю ембр У ПРи У и пар ная си ема, использую вя и т и ц тозольну Убстра сввзанньгх соотве ~ствутопШми дегидро и митохондриал ную м геназами. Необхолимо,' чтобы с обеих стоРон мито- выплатного челночного механизма» показана на рис. хондриальной мембраны находилась специфическая 13 15. Сложность этой системы обусловлена тем, что дегидРогеназа.
ПеРенос восстановительных эквива- митохондриальная мембрана непроницаема для ок- ° ИР У- ° ° Ч 4 Ф . салоацетата, поэтому через митохон риальну симеханизма показан на Рис. 13.14. Следует отметить, стему в цитозоль транспортируются а-кетоглутарат однако, что, поскольку митохондриальный фермент Цитояояь Мембрана Митохондрии 1чАО 1чАОН + Н+ 1ч' АОН +Н Рис. 13Л5. Малатиый челночный механизм переноса восстановительных эквивалентов из цитозоля внутрь митохондрии. 1 — переносчик кетоглутарата, 2 — переносчик аспартата и глутамата (обратитс внимание иа сопряженный перенос протонов).
138 Глава 13 и аспартат, которые образуются в результате реакции переаминирования оксалоацетата с глутаматом; в цитозоле из а-кетоглутарата вновь образуется оксалоацетат. Энергозависимый ионный транспорт в митохондриях В активно дышащих митохондриях, в которых идет окислительное фосфорилирование, накапливаются н поддерживаются на определенном уровне катионы К', Ха', Са'+ и Мйт', а также Р,. Разобщение дыхания и фосфорилирования динитрофенолом приводит к потере ионов митохондриями; в то же время олигомицин не ингнбирует накопление ионов — следовательно, этот процесс идет не за счет энергии, которая запасается путем фосфорилирования А1)Р. Можно полагать, что транспорт катионов осуществляется за счет работы протонной помпы.
Системы транспорта (рис. 13.1б) Внутренняя бислойная митохондриальная мембрана свободно проницаема для незаряженных небольших молекул, таких, как кислород, вода, СО, и ХН„ а также для монокарбоновых кислот„таких, как 3- гидроксимасляная, ацетоуксусная и уксусная. Длинноцепочечные жирные кислоты транспортируются в митохондрии с помощью карнитиновой системы (см. рис. 23.!); имеется также специальный переносчик пирувата, функционирующий по принципу симпорта, использующего градиент протонов с наружной на внутреннюю поверхность митохондриальной мембраны. Транспорт дикарбоксилатных и трикарбоксилатных анионов, а также аминокислот осуществляется с помощью специальных систем переноса, облегчающих их прохождение через мембрану. Монокарбоновые кислоты легче проникают через мембрану вследствие меньшей степени их диссоциации; недиссоциированная форма кислоты имеет большую растворимость в липидах, и, как полагают, именно в этой форме монокарбоновые кислоты проходят через липидную мембрану.
Транспорт ди- и трикарбоксилатных анионов тесно связан с транспортом неорганического фосфата, который легко проникает через мембрану в форме ионов Н,РО, в обмен на ОН . Малат переносится системой транспорта дикарбоксилатов в обмен на перенос неорганического фосфата в обратном направлении. Перенос цитрата, изоцитрата и ттисаконитата системой транспорта трикарбоновых кислот происходит в обмен на перенос малата в обратном направлении.
а-Кетоглутарат также поступает в обмен на малат, Таким образом, в результате работы обменных механизмов поддерживается осмотическое равновесие. Следует отметить, что перенос цнтрата через митохондриальную мембрану зависит не только от транспорта малата, но также и от транспорта неорганического фосфата. Переносчик адениновых нуклеотидов обменивает АТР на А1)Р, но не на АМР. Жизненно важной задачей является обеспечение выхода АТР из митохондрий для последующего использования вне митохондрий и одновременного притока А13Р для образования АТР внутри митохондрий (рис. 13.17).
Ионы Иа' могут обмениваться на ионы Н' за счет градиента протонов. Полагают, что при активном транспорте ионов Са" внутрь митохондрий происходит перенос единичного положительного заряда на каждый ион, что, возможно, связано с обменом Са"/Н'. Выход кальция из митохондрии облегчается прн обмене его на 1ча'. ВнутРенняя мнтокондрналеная ВнутрИ сн дрожжи Н-Этнлмаланмнд НЯРО 4 н-Этнлмвлвнмнд Гндрокенцнннамат Пнртаат н РО 4Э- +н а Кетотлут дпрз тр4— Атрек тн Рнс.
13.16. Транспортные системы мятохондрвальяой мембраны. 1 — переносчик фосфата, 2 — симпорт пирувата, 3 †переносч дикдрбоксилвтов, 4 †переносч трпкврбоксилатов, 5 †переносч а-кетоглутврвта, 6— переносчик адепиповых пуклеотидов. Х-Этилмалеимпд, гадроксипинпамат и атрактилозяд иагибируют (~) указанные системы. Имеются также (па рисунке пе показаны) системы переноса аспвртата и глутамата (см. рис.
13.15), глу- тамина, орпитипа, карнитина (см. рис. 23.1) 139 Окие.тите.тьное фоефорилироваиие и перенос электрона внут!ти сндвужи В«утрам«я я м«тохом яр«альма« мэмаов«з 2Н ЛИТЕРАТУРА Рис. 13.17. Совместное действие переносчика фосфата (!) и переносчика алениновмх нуклеотилов (2) в системе синтеза АТР.
Симпорт Н" /Р, эквивалентен антипорту Р "ОН, показанному на рис. 13.16: На каждую экспортированную из митохондрии молекулу АТР в мнтохонлрию поступаип три протона. Если жс АТР используется внутри митохондрии. то поступают только лва протона. Эта модель предусматривает сгехиометрнческое соотношение: 3 перенесенных протона на э.тсктронн?то пару на каждом участке сопряжения (в отличие от т ипотсзы Кросса. предполагающей перенос только лвух протонов); онв не противоречит первоначальной пшотсзв Митчелла (рис.
13.11) (2 протона на каждую электронную пару на каждом участке сопряжения) прн значснип отношения Р/О, равном 2 лля !ЧАГ?Н- завнсимото окисления и 1,3 лля окисления сукпината (по Хинклю). Дейетвн» ионофоров Соединения, о которых идет речь, получили свое название вследствие их способности специфически связывать определенные катионы н облегчать их транспорт через биологические мембраны, Эти свойства ионофоров обусловлены нх липофильным характером, благодаря чему онн проникают через липидные мембраны, в частности через митохондрна- льную мембрану.
Примером служит антибиотик валиномиции, который переносит К' через митохондриальную мембрану и тем самым снижает мембранный потенциал между внутренней и наружной сторонамн. Нигерицни также действует как ионофор для ионов К+, но в обмен на Н', в этом случае снижается градиент рН между сторонами мембраны. При одновременном присутствии валиномнцина и нигерицина утрачиваются и мембранный потенциал, и градиент рН, что приводит к полному ингибнрованню фосфорилирования. Классические разобшители, такие, как динитрофенол, по сути дела являются протонными ионофорами. Нарушении в работе дыхательной цепи Состояние фатальной детской мнтохоидриальипй мионатии и дисфункции почек связано со снижением содержания илн полным отсутствием большинства оксидоредуктаз дыхательной цепи. Сговв Р. 2.. ТЬе шесЬап(вш апд тейп)а!!оп оГ АТР вупгйеив Ьу Р,-АТРавев, Аппп.
Кет. ВюсЬеш, 1981, 50, 681. Нагрег Н. А„гготйгеИ Р. ?К, Мауев Р. А. Райс 276. 1п: Цечети оГ РЬувто!о8!са1 СЬспЫгу, 17ГЬ ед., 1апйе, 1979. НагеГт'?. ТЬе ппгосЬопдпа1 е1есггоп ггапврогг апд ох!да!!че рЬоврЬогу1а6оп вувгеш, Аппп. Веи. В!осЬепт., 1985, 54, 1015.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
