Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 85
Текст из файла (страница 85)
12.4. Перенос электронов Эчектроны переносятся от субстратов к ХА1) ь дегидрогеназамп, находящимися в митохондриальном матриксе, и к флавиновым нуклеотидам — дегидрогеназами, которые либо находятся в матрнксе (ацил-СоА — дегидрогеназы жирных кислот), либо погружены во внутреннкио мембрану (дегидрогеназы сукцината, глицеролфосфата„саркознна). АТР образуется во время движения электронов от этих восстановленных нуклеотпдов к Он Для реакции Н+.+ ХАОН+ т/»О — «ХАВ++ Н О АЕо= 1140 мВ и, таким образом„Л6'= — 51 000 кал/моль. Для восстановления Оа в присутствии донора электронов ГАВНз эти же величины равьгы: ЛЕв =790 мВ и Лб'ж35000 кал/моль.
В прева- Рвс. 12.9. Цнклкческая структура валнномнцкна, образуемая трижды повторяющейся елвнвцей 1.-валин — «-Р-ц-окснвалернановая кислота (У!у10 — ««-валки — 1.-лактат ((Л.ас), так что эфирные н вевтндные связи чередуются. Трехмерная модель, построенная нз шариков в цалочек, показывает, что К+ связывается шестью карбоннльныы«« группами. (Взято с взменевнямв нз работы (Зт(ПЫ. 11., 7)иах йг.
(, 7.алдз 17. А., 1)е 7(на Х. Т., Ег(глоа«(з Х. 27., коЬег ь«. С., йгеейз С. М., Х. Аш. Степь Зос., 97, 7243, !975.1 4зт 1х шюлогоческое окнслгнне, ! лируюших в мнтохонлрнальнам матрнксе условиях, т. е. при относительно низких [А))Р1 н [Р;1 и относительно высокой [АТР), Лб, требующаяся для синтеза АТР, составляет примерно 12000— 14000 кал/моль; следовательно, окисление ! моля восстановленных нуклеотндов может обеспечивать образование -3 и 2 молей АТР соответственно. Ниже обсуждается, как это происходит. Наряду с пнридин- и флавнннуклеотидными коферментами обратимое восстановление и окисление претерпевают и некоторые содержащиеся в мембране компоненты, которые относятся к иным классам соединений.
Негемовые железопротеиды [(Ге5)-белки] уже описывались при обсуждении свойств сукцинатдегндрогеназы (равд. 12.2.2) и детально рассматриваются в разд. 13.2.1. Вероятно, дюжина таких веществ функционирует в митохондриальной электронпереносяшей цепи. Ъбихинон и его гпдрохипон — широко распространенная окислительно-восстановнтельная пара, по не связанная, подобно коферментам, са специфическими белками. Вместо этого небольшой фонд указанного соединения находится в липпдной фазе мембраны, где он служит в качестве акцептора электронов для одной группы ферментов н в качестве донора электронов для другой, следующей группы ферментов цепи.
Таким образом, убихинон представляет собой мобильный жирорастворимый субстрат, доступный для соответствующих ферментов, более жестко встроенных в мембранную структуру: О НзСО з 4 з СНз СНз ! НзСО ' з з (СНз — СН=С вЂ” СН„)зК О Эанзинон (иоозерззениз ч, Сей) В убихиноне, полученном из различных биологических источников, п в приведенной выше формуле варьирует от б (у некоторых дрожжей) до !О (в печени млекопитающих).
При частичном восстановлении убихннон образует относительно стойкий семнхинон и, следовательно, может участвовать в одноэлектронном переносе, а также может подвергаться двухэлектронному восстановлению до гидрохинона. Цитохромы, которые более подробно рассматриваются в гл. 13, представляют собой гежолротеиды, т. е. белки, с каждым пз которых связан гем яли железопорфирин (рис. 12.10). Химия порфиринов обсуждается в гл. 31. Отдельные цитохромы отличаются друг от друга по своим белкам, природе боковых цепей их порфпринов н по способу присоединения гема к белкам.
Цятохром с — наиболее изученный представитель группы цитохромов. Из всех мита- гн мгтлнолпзм сн, нн ! ! Ме НС вЂ” 5 — Снл — С вЂ” СО Ме НН Н вЂ” Ее — Н н н нс сн снэ н Рл Ме Рг Ме прошено(хрнрнн 1Х цнпюхрам а Рнс 12.10.
Протопорфнрнн 1Х н цнтохром с. Имнногруппы пнррольных компонентов молекулы придают нм свойства слабых кислот. Г!ря внеденнн Ееэ+ образуется гем за счет замешення обоих атомов напорола в нмнногруппах. Ион металла прнсоединен к плоскому порфнрнновол1у кольцу двумя ковалентнымн н двумя каордннацноннымн свнзямн, Железапротапарфнрнн 1Х н есть гем. Два заряда Геэ+ электрически нейтралнзуются за счет аннонной формы двух пнррольных колец. Вся молекула, будучи окнслена до состояння Без+ (феррнгем), несет положнтельный заряд, который должен уравновешиваться анноном среды. В цнтохраме с внннльные боковые ценя в полаженнях 2 н 4 восстановлены в результате прнсаединения — 5Н-группы к двойным связям, причем сульфгндрнльные группы прннадлежат цнстенновым остаткам в положениях 14 н 17 белковой цепи; таким образам, возникает коналентная связь порфнрннового кольца с белком.
Два алгннокислотных остатка находятся между этими цнстенновымн остатками. Атом железа имеет два дополнительных, доступных для лнгандов положения (обозначенные штрихами) под н вад плоскостью кольца. Этн положення ааполнены атомом серы метнаннла-80 н нмндазольным азотом гнстядяла-18 (рве. 12.!1). Окисление ферроцнтохрома с до феррнцнтохрома с не меняет распределение лнгандав вокруг атома желева. 8(е — метнловые; Р— пропноновые; Ч вЂ” внннльные боковые цепи. хондриальных цитохромов только цитохром с экстрагируется водными растворителями, будучи слабо прикреплен к внешней поверхности внутренней мембраны. Цитохром с млекопитающих имеет едггнственную цепь со 104 остатками (мол.
масса 12400), с которой ковалентно связывается гемовый остаток, как это показано на рис. 12.10. Железо в феррицнтохроме с может восстанавливаться и вновь окисляться. Ферроцитохром с — это диамагнитяый белок (не имеет неспаренных электронов); в отличие от феррогемоглобина он не связывается с Оз или с СО, а так>хе самопроизвольно не окисляется в присутствии Ов.
На рис. 12.11 представлена последовательность аминокислот цитохрома с из сердца человека. Трехмерная структура этого белка показана на рнс. 4.1. Рентгеноструктурный анализ кристаллического цитохрома с лошади указывает на то, что гемовый остаток находится внутри гид- !2.
Впологнчесзое окисле!!не. ! 429 рофобной щели, почти полностью покрытой белком. Так как только край плоскости порфирнна обращен к среде и все координационные связи железа полностью использованы, реагенты не могут непосредственно взаимодействовать с металлом. Поэтому электроны должны входить в структуру н покидать ее по какому-то каналу, возможно двигаясь по выступающему краю порфприиа. Различные цптохромы идентифицируют по спектрам поглощения пх восстановленных форм.
В процессе функционирования оин поочередно восстанавливаются мембранным компонентом с более низким потенциалом и вновь окпсляются компонентом с более высоким потенциалом. Из всех цитохромон цнтохромы Ь, которые также содержат железопротопорфнрин 1Х в качестве простетической группы, имеют самый низкий потенциал, который увеличивается в последовательности от цитохромов с и сг к цитохромам и и аз. Последняя пара составляет цитохромоксидазу — содержащий медь белок, связанный со специальной формой гема (разд. !3.3). Восстановленный цитохром аз — единственный компонент митохондрий, который способен легко восстанавливать молекулярный кислород; это главный! механизм восстановления кислорода в тканях млекопитающих.
12.4.1. Электронпереносящая цепь Если митохондрии или субмитохондриальные частицы анаэробно ннкубпруют с промежуточными продуктами цикла лимонной кислоты, то ХА0', флавины, негеминовое железо, убпхпноны н цитохромы а, сь с„а и аз подвергаются восстановлению. Исследования. направленные на выяснение вопроса о последовательности Асегу1-С!у-Авр-Ча1-С1н-Еув-С!у-Еув-Еув-Пе-РЬе-Пе-Мег-Еув-Суз-эст-С!и-Суз-Н!ею ! — гем — ~ В Т1и-Ча1-С1н-Езз-С!у-С!у-Еув-Н!в-Еуз-ТЬг-С1у-Рпг-Авп-Ген-Н!в-С!у-Ген-Рье-С1у- 20 зо Агя-суз-твг-С1у-С1п-А1а-Рго-С!у-туг-зег-туг-твг-А!а-А1а-лвп-1.ув-А во-ьув-С!уао 50 Пе-Пе-Тгр-С!уд Пн-Авр-Тьг-ген-Мег-С!а-Туг-ген-С!н-Авп-Рва-Еув-Еув-Туг-ПеЗО 20 Ргн-С1у-Тьг-Еув-Мег-Пе-Рье-Ча1-С!у-ве-сув4.ув-сув-С1н-С!н-Ага-А!а-Азр глц ЗО 90 Пе-А!а-Туг-Еен-Еув-Еув-А1а-ТЬг- Авп-С1нСООН 100 104 Рис.
12,11. Аиинокнслотнзн последовательность цитозроиа с из сердца человека. 1Маузнйага Н., 5гл11А Е. П, д. Вго!. Сьет., 237. РС 3575, 1552.'! ни мнтлволизм 0,08 О,об О,ва а Ч О ЗОО 550 400 450 500 550 600 Х.им Рис. 1222, Разностный спектр поглощения аназробных и азробных митохондрий из печени морской свинки. Кривая показывает изменение оптической плотности суспензни митохондрий при каждой длине волны в приведенном диапазоне, которое вызывается полным отсутствием кислорода. Восстановление негеминового железа долвгно привести к варьируивпему уменьшению оптической плотности во всем диапазоне спектра с максимальным падением при приблизительно 450 нм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
