Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Полученный в результате а-глицерофосфат окисляется в мптохондрнях посредством совсем другой а-глнцерофосфатдегидрогеназы, которая представляет собой флавопротеид. Так как диоксиацетонфосфат может возвращаться в цитоплазму. то сопряженное действие указанных ферментов завершает мптохондриальное окисление цитоплазматического МАРН, как показано на рис. 12.15.
П1 МЕТАБОЛИЗМ 436 тлюиоза 1 тпицерзльвегиз-3-он1сфап1 тлицеролфосфаги Вионсиецежонфосфае + НАОН НАО' + глицеролфосфеж Вненеиаистсифеафат + РАОНз РАО + РЛНЦЕРОлфсофаф 21Р,+ АОР) 2АТР Ое Рис. 12.16. Стеиатическое изображение действии тлицеролфосфатного челнока, переноса1цсго восстановительные эквиваленты от ЫАОН цитозолн к нитокондри- альиой электронпереносн1пей цепи. Точно неизвестно, функционирует ли этот «челноюе в мышце млекопитающих, но составляющие его ферменты присутствуют там в количествах, которые согласуются с этим предположением. Ввиду того что возможность функционирования этого челнока в клетках печени казалась маловероятной, обратились к поискам других челночных устройств. Заманчивым в этом смысле казался челнок, который бы включал р-оксибутират — ацетоацетат, но его действие не было доказано.
Несомненно, что этот механизм не мог бы действовать у жвачных животных, в печеночных митохондриях которых иет р-оксибутиратдегидрогсназы. С другой стороны, можно допустить действие такого механизма в красной мышце большинства позвоночных, так как содержание р-оксибутиратдегидрогеназы в митохондриих этой ткани в 10 раз выше, чем в тканях белой мышцы. Многочисленные данные указывают на то, что в клетках печени и сердца действует более сложный малат-аспартатный челночный механизм, совершающий в конечном итоге перенос восстановительных эквивалентов от МАЗАН цитоплазмы к ХА11+ в митохондрии. Как показано па рнс. 12.17, действие такого челнока становится возможным благодаря присутствию малатдегидрогеназы и глутамат-аспартатаминотрансфсразы 1гл.
21) как в цито- золе, так и в митохондрнях, а также двух антппереносчиков — одного для глутамата и аспартата и одного для малага и а-кетоглу- !Е. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕЫИЕ. ! тарата. Установлено, что цитоплазматический МАО11 (считается, что он образуется, как показано на рнс. 12.16) используется для восстановлеяия оксалоацстата до малата; последний обменивается через мембрану на а-кетоглутарат и затем окислястся в митохондриальном матриксе обычным ферментом цикла лимонной кислоты.
Однако образовавшийся таким образом оксалоацетат самостоятельно нс может возвратиться обратно через мембрану. Это возвращение может быть тем не менее достигнуто посредством переаминирования при участии глутамата, которое приводит к образованию аспартата; послсдннй обменивается на глутамат через мембрану. Переаминирование в цитозоле регенерирует оксалоацетат, что вызывает к действию следующий цикл.
Поскольку процесс включает легко обратимые реакции, он происходит без расхода или потребления энергии; движущей силой является постоянное восстановление ХЛО+ н цитозоле глицеральдегид-З-фосфатом, получающимся из глюкозы (гл. 14). 12.5. Оиислительное фосфорилирование Важнейшее значение процессов окисления угленодов и жирных кислот состоит в том, чтобы сделать доступной для клеток выделяющуюся свободную энергию окисления путем ее преобразовании в форму, физиологически пригодную для использования в клеточных эндергонических процессах, а именно в форму ЛТР. Окисление молекулы МА1зП одним атомом кислорода в митохондриях сопряжено с чистым выходом трех молекул АТР, т.
е. отношение Р10 или Р!2е равно трем. Поскольку окисление субстратов, отдаЧи!по ма!принс М*ОЯ ыло+ МАОт Рис. !2дт. Малат-аспартатны!! челнок. за счет которого восстановительные зкаиваленты ХАРН питозолн переноситсн к МАР" мнтоконириального матринса. А и  — антипортеры, С вЂ” малатлегилрсгеназа, Р— глутамат-аспартатаииногранс- фераза, иь метхьолизм 4зз юших свои электроны ХЛВ'. например р-оксибутцрата или малата, также протекает с Р/0=3, очевидно, что все генерируемое в ходе подобных реакпий количество АТР есть результат последуюшего повторного окисления ФАВН в организованной электронпереносящей системе митохондрий. Многочисленные выполненные исследования были направлены на установление «пунктов» и механизмов аккумуляции энергии по пути передвижения электронов от ХАВ!1 к Оз.
Установлено, что одна молекула АТР образуется во время передвижения пары электронов от КАВН к убнхннону, вторая — когда восстановленный убихинон восстанавливает феррицитохром с, и третья — во время окисления ферроцитохрома с посредством Оь Таким образом, образование АТР связано с электронпереносяшими процессами, которые осуществляются в комплексах 1, 111 и 1Ъ. Если учесть, что Еь пары ИАВНФАВ' составляет — 320 мВ, а пары сукцинат/фумарат +30 мВ, то становится очевидным, что сукцпнат не только не может восстанавливать ИАВ', но не приходится ожидать и образования АТР при восстановлении убпхинона сукцинатом, поскольку, как уже отмечалось, для синтеза АТР требуется АЕ=250 мВ.
Отсюда следует, что окисление сукппната, который поставляет электроны в основную цепь на уровне убихинона, вызывает образование АТР только при переносе электронов на двух последующих участках с болеевысокимпотенциалом. Сложнаяструктура комплекса 11 (сукцинатдегидрогсназы), вероятно, нужна только для обеспечения восстановления убихинона и не имеет отношения к фосфорилирующей способности мембраны. 12.5.!. Выход энергии в цикле лимонной кислоты Действие цикла лимонной кислоты включает три стадии, в которых образуется ФАВН: изоцитрат и-кетоглутарат, а-кетоглутарат — »сукцинил-СоА и малат — оксалоацетат.
Каждая из этих стадий обеспечивает возможность для образования трех молекул АТР. Дополнительная молекула АТР образуется в результате расщепления сукцннил-СоА (разд. 12.2.2). Окисление молекулы сукцината до фумарата флавопротеидом, а не пиридиннуклеотидзависимым ферментом приводит к образованию двух, а не трех молекул АТР. Выход АТР на отдельных стадиях цикла лимонной кислоты суммирован в табл. 12.3.
На 1 моль потребленного ацетил-СоА используется 12 моль Р; и образуется 12 моль АТР. Принимая для синтеза АТР из АВР и Р; в физиологических условиях Аб приблизительно равной +12500 кал/моль, получаем, что суммарный выход энергии в форме спнтезированого ЛТР выражается как 150000 кал/моль в расчете на использованный ацетат. Этот вы- га Биологическое оКисление, ! 439 ! Выход Атн клее!меев мв ! моль вкегел-соА Ревхиев ХЛВ ХАВ ОВР ГАВ ХАВ ход энергии можно сравнить с суммарным выходом энергии при окислении уксусной кислоты до СОе и НеО: СН СООН + 20 — ь 2СО + 2НвО для которого Л6'=209 000 кал/моль.
Окисление ацетил-СоА в пик- ле лимонной кислоты, сопряженное с фосфорилированпем, может быть представлено следующим образом: СНвСΠ— 3СоА + 20 -Р 12АВР + 12Р! — в 2СО + СоА — 8Н -1- 12АТР Теперь можно оценить суммарный выход АТР в результате окислнтельных процессов в митохондриях„протекающих с восстановлением трех молекул Ое шестью парами электронов, которые получаются из одной молекулы триозы, пронсходящеи из одной половины молекулы глюкозы. Малатный челнок обеспечивает образование одной молекулы МАРН на одну молекулу триозы; в результате действия пируватдегндрогеназы образуется еще одна молекула МАРН. Окисление каждого из этих МАРН приводит к синтезу трех молекул АТР. Как отмечалось ранее, один оборот цикла лимонной кислоты дает 12 молекул АТР на одну молекулу ацстил-СоЛ.
Суммарный выход, таким образом, составляет 18 молекул АТР на одну молекулу триозы или 36 АТР иа молекулу глюкозы. 12.5.2. Тканевое дыхание Потребление кислорода (объем газа в мнкролнтрах при стандартном давлении и температуре) на миллиграм ткани обозначается как 1,1ое. В животных тканях 1,1ое подвержена значительным колебаниям 1табл. 12.4).
Ввиду того что дыхательный процесс во Таблица 123 Энергетическая аыхон цикла линонноа кислоты Наоцитрат — ч-а-кетоглутарат + СОв ет-Кетоглутарат — ьсукцннил-СоА + СОе Сукцииил-СоА + АВР + Р,— есукцинат + АТР Сукцинат — ~-фунарат 34алаг — оксалоацегат 3 3 1 2 3 12 и!. игллполпзи Таблица 72.4 Дыханме различных тканей н митохондрий Ео, т- 'оз ткань Мспохондрнн летательной 500 мышцы Митохондрии сердца 80 Сетчатка 31 Почки 2! Слизистая оболочка дзенадпа- тнпергтной кашки Легкие Плацента Мкелондный постный мозг Тнмус Поджелудочная железа Лнафрагма Сердце н состонннн покои Слизистая оболочка подаздо ной кишки Лимфатический узел Снелетнаи мышца а состонннп покоя Печень голодающих жннотпых Печень накормленных живот- ных 17 !2 13 !2 12 12 12 1О 9 2 О,В 0,5 Рогоннца Кожа Хрусталик глава а — кокичастао награбленного О, (и микрокитрак иа миааиграмм сткоа масси и а 'ис!.
Все аиаааиия. кроме акрама лата, дяя срсаса ткаиса крм«м а раствоРе рнигсрфосфагэгаюкоаа. всех тканях происходит с участием цнтохромной цепи и сопряжен с потреблением фосфата, можно принять, что скорость дыхания каждой отдельной ткани определяется ее потребностью в ЛТР. Реакции окисления, катализнруемые аэробнымн дегидрогеназамн и медьсодержащими оксидазамн, оксигеназами и пероксидазамн, не сопряжены со связыванием фосфата. Поэтому скорость, с которой могут протекать этн частные окислнтельные процессы, зависит только от обычных факторов, влияющих на ферментативную активность. Если какое-то вещество, окисление которого катализнрустся таким образом, вводится интактному животному илп в инкубационную среду с препаратом ткани, можно ожидать, что окисление этого вещества будет проходить без каких-либо затруднений, тем самым увеличивая скорость потребления кислорода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
