Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 84
Текст из файла (страница 84)
Вола, маленькие нейтральные молекулы (О» и ХНм но не Н+, ОН или 1'(Н«) и несколько «проникающих» анионов (С1- и ацетат, если пм сопутствуют катионы) могут самопроизвольно входить в матрнкс или выхолить из него. В принципе лвижение веществ внутрь матриксного пространства может осуществляться быстро, но происходит оно в основном как активный транспорт илп облегченный обмен. Оба процесса совершаются с участием специфических высокоспецнализированных белков. Такие белки называют носителями или транслоказамн (рази, 11.3.2), большинство из нпх функционирует по типу анти- порта, т. е. движение вещества через мембрану становится возможным только в обмен на какое-либо довольно специфическое вещество, имеющее тот же заряд, но двигающееся в обратном направлении, например АВР обменивается на АТР.
Для транспорта с помощью транслоказы (носителя) не требуется никакой дополнительной энергии извне, По крайней мере одна из пары транспортируемых молекул, движение которой осуществляется по типу антипорта (обмена), должна двигаться вниз по значительному концентрационному градиенту. Следует отметить, что таким образом выход какого-либо основного компонента клетки по концентрационному градиенту, будь то через митохонлриальную нли плазматическую мембрану, может управлять движением идущего навстречу вещества против его градиента, т. е.
совершать «работу» до тех пор, пока обе лвнжущпе силы не уравновесятся. На рис. 12.8 показано расположение нескольких участвующих в одной последовательности переносчиков. Считают, что переносчик фосфата обменивает Р; на ОН, хотя формально этот процесс невозможно отличить от совместного транспорта (симиорта) с Н+. Транспорт Р; — процесс с насыщенном; К понижается вместе с возрастанием кислотностн. Переносчик обладает по крайней мере одной необходимой сульфгндрильной группой. Реакция с такими сульфгидрильными реагентами,'как Ы-этилмалеимид, останавливает транспорт Рь Метаболнческая роль процессов, катализируемых носителями ли- и трикарбоксилатов, обсуждается немного позднее.
Здесь необходимо лишь заметить, что лля работы цикла лимонной кислоты требуется только облегченный вход пирувата. Поступление малага пз цитозоля — это источник дополнительных восстановительных эквивалентов (равд. 12.4.1) и способствует глюконеогенезу (равд. 14.6). Выход цнтрата — средстно для экспортирования 423 !2. Бналогичвскае окисле!!ие ! Рнс. 12.6. Схема послеловптельного действия переносчиков при транспорте метаболитов череп митохонлриельную внутреннюю мембрану. [Гопуо Л., Рп1гл!ег! Г., !глод!!пг!е1!о Е., Йоги.
В[осьегп. В1ор1!ув., 2, 60 — 105. 1976.) гизрекс фосфапт манею мала ацетнльных групп (рази. 14.5.!). Носитель Ликарбоксилатов обменивает Р! на малат, малат — на другие дикарбакснлаты, включая малонат, и Р! — иа Рь на не на ОН . Транспорт дикарбоксилатов, но не Р; ингибируется замещенными малонатами. Переносчик трикарбоксилатов транспортирует цитрат, изацитрат, аконитат п такие ликарбоксилаты, как малаг и сукцинат (не малонат), а также фасфоеналпнруват (разд. [4.4.2); в каждом случае две карбоксильиые группы находятся в цис-конфигурации. Особая природа этого переносчика отчетливо видна нз его неспособности транспортировать Р! и его подверженности ингибирующе.му воздействи!а ряла трикарбоксилатных соединений. Отдельный белок участвует в обмене а-кетоглутарата ва малат, сукцинат или малонат.
Переносчик пирувата, напротив, обменивает пируват только на ион ОН- (нли снмпортирует с П'). Этот процесс в экспериментальных условиях ингпбируется несколькими реагентами, особенно а-циана-4-окснциннаматам, который, по-видимому, весьма специфичен для этого процесса. Есть еще одна группа переносчиков, которые, очевидно, специфичны для глутамата, обменивая эту аминокислоту соответственно иа аспарагиновую кислоту, глутамин и особенна на ОН-. А(!Р-АТР-транслаказа импортирует внутрь матрпксного пространства АРР, который лолжен фасфарнлправаться мнтохондрнальиым устройством, сопрягающим этот процесс с окислением, а затем экспортирует ЛТР обратно из митохондрии.
Этот переносчик впервые обнаружен при попытках понять механизм действия атрактю!азида, который в низких концентрациях препятствует митахондрнальнаму окислительному фосфорилированшо. Позднее сходные эффекты были описаны для бангкрековой кислоты. Оба эти вещества, а также карбокснатрактилозпд в наномолярных кон- ш. мгтбьолизм 4а4 центрациях прочно связываются с внутренней мембраной, останавливая таким образом окислигельное фосфорилирование.
АВРАТР-транслоказа составляет 57о мембранного белка. В мембране имеется один пли два атрактплозидсвязывающих центра из один цнтохром а 1разд. !2.4.1): ск.не ! соон сн=сн с сн=с си=сй сй, н й„сй, снг-с~~ сн, баигиреиоеэя ниаяоя|а н. с. сйа сна амрякмияоэид Изолированный из клетки переносчик — димер, состоящий из идентичных субъединиц, каждая из которых имеет молекулярную массу ЗОООО.
Этот белок не имеет открытой сульфгидрнльной группы. Однако при связывании одней молекулы АОР обнажается одна ЯН-группа. До сих пор не получило объяснения мощное ингибирование транслоказы СоА-производными жирных кислот с длинной цепью, например пальмитоил-СоА. Хотя липид составляет только одну четверть мембранной массы, его значимость для действия АОР-АТР-транслоказы иллюстрируется тем фактом, что при замене ненасыщенных жирных кислот фосфоглицеридов мембраны насыщенными жирными кислотами скорость транслокации адениннуклеотида замедляется на 70 — 90ою хотя число центров переноса остается неизменным. Молекулярный механизм действия адениннуклеотпдтранслоказы недостаточно изучен.
Хотя она обменивает АТР, „,, на АТР„,, когда во внешней среде присутствует АТР, а не АВР, при наличии смеси АРР и АТР все же обнаружинается большое предпочтение к АОР, вероятно, потому, что последний имеет на один отрицательный заряд меньше, чем АТР. Адениннуклеотидтраислоказа претерпевает значительные конформаццониые изменения прп м. Биологическое окисление 1 425 связывании ее субстратов, которое заметно пе только по обнаружению ранее скрытой сульфгидрильной ~руины, но также по физическому уплотнению мембраны. Наблюдения наводят на мысль о том, что внутренний «выход» от транслоказы очень близок к месту синтеза АТР; например, вновь импортируемый АОР используется предпочтительнее, чем тот, который находится в смешанном фонде нуклеотидов в матриксе.
Скоростью оборота транслоказы ( 2000 молекул субстрата в минуту при 20 С) может определяться верхний предел скорости образования митохондриального АТР. Адениннуклеотидтранслоказа участвует в системе, поддерживавшей более высокое отношение АТР/АОР в цитозоле, чем в митохондрнальном матриксе.
Энергия, необходимая для функционирования этой системы, поставляется тем же процессом„который приводит к синтезу АТР. Для работы таких переносчиков, как, например, переносчики дн- и трпкарбокснлатов, специального снабжения энергией, по-видимому, не требуется, но транслоказы Р; и пирувата, которые либо производят обмен иа ОН--ионы, либо осуществляют котранспорт Нь-ионов, должны были бы непрерывно генерировать ЛрН на мембране, если бы не происходил противоток протонов в межмембранное пространство, осуществляемый другими системами. Именно этот последний процесс н поставляет энергию, необходимую для селектнвного входа Р; и пирувата в митохондриальный матрикс.
Понимание процесса движения катионов через внутреннюю мембрану находится на несколько менее удовлетворительном уровне. Предполагается, что для Ха4/К+- и Сах+/Мд'+-обменов существуют ионофоры (возможно, транслоказы); однако в подтверждение такого предположения получено мало данных. Фермент, экнивалентный Хаэ/К4=АТРазе (равд. 11.3.2), не был обнаружен в митохондриях.
Однако полагают, что в них имеется носитель для К+/Нч-обмена. Во внутренней мембране, например, нет Са".- АТРазы, сравнимой с таковой в саркоплазматической сети (гл. 36), но имеется механизм Са'+/2Н+-обмена; возможность же входа Са'+ в матрнкс тоже обусловлена гидролнзом АТР. Оказавшись внутри, Са'" связывается очень прочно со специальным глпкопротеидом матрикса и может оказывать заметное влияние на метаболические процессы: например, в присутствии Са'4 отношение й)АОН/1чАР4 в матрнксе увеличивается, а фосфатаза пируватдегидрогеназы активируется. Депсипептиды, такие, как антибиотик валиномнцин, продуциру емый одним из штаммов Шер1отусез, оказались необычайно полезными при исследования этих взаимосвязей.
К' спонтанно и обратимо связывается во внутренней полости молекулы этого макролида (рис. 12.9). Валиномицпн проникает через липндные участки внутренней мнтохондриальнон мембраны и плазматической ! и. ьтетхнолизм 42б с «5 « С «ар, сА о ог« з, о ь«о с сто 17 сз /~ кв«'Ь вЂ” с-ч:, о о З.~Ь ~ Р' О' » * а '« О ф«-,«р мембраны почти всех клеток. Следовательно, неболыпое количество валиномицина может «переправлять» большие количества К+ через мембрану и уравновешивать концентрациго (К'1. :по обе стороны мембраны. Природный эквивалент валиномицина в животных клетках неизвестен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
