Внутренняя митохондриальная мембрана

Cтраница 2

Помимо комплексов, катализирующих основные окислительно-восстановительные процессы в цепи переноса электронов, при достаточно мягком разрушении внутренней митохондриальной мембраны из нее выделяется комплекс белков, обладающий способностью в изолированном состоянии катализировать гидролиз АТФ до АДФ и ортофосфата. Гидролиз ингибируется макроциклическим антибиотиком олигомицином, в связи с чем этот фермент известен как олигомицин-чувствителъная АТФаза. При более жесткой обработке из нее удается выделить растворимую в воде, т.е. достаточно гидрофильную АТФазу, обозначаемую как Fi АТФаза, которая, в отличие от полного комплекса, олигомицином не ингибируется. Одновременно с F АТФазой выделяются мембранный фактор, являющийся гидрофобным компонентом полной АТФазы и обладающий сродством к олиго-мицину, и небольшой белок, который соединяет между собой Fi АТФазу и мембранный фактор. Более чувствительная к олигомицину АТФаза содержит десять разнотипных полипептидов - пять в составе Fi АТФазы. Имеющаяся широкая совокупность экспериментальных данных практически не оставляет сомнения в том, что главная биологическая функция олигомицин-чувствительной АТФазы заключается в осуществлении обратной реакции - фосфорилировании АДФ ортофосфатом с образованием АТФ. Это АТФаза часто фигурирует в литературе как АТФ сиптпа-за. [16]

Дыхательная цепь включает три белковых комплекса ( комплексы I, III и IV), встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану, и две подвижные молекулы-переносчика - убихинон ( кофермент Q) и цитохром с. Сукцинатдегидрогеназа, принадлежащая собственно к цитратному циклу, также может рассматриваться как комплекс II дыхательной цепи. [17]

Некоторые важные реакции, катализируемые NAD ( P - 3aBHCHMbiMH дегидрогеназами. [18]

На следующей стадии переноса электронов ( рис. 17 - 5) пара восстановительных эквивалентов переносится от NADH к NADH-дегидрогеназе, находящейся во внутренней митохондриальной мембране. Роль простетической группы NADH-де-гидрогеназы играет флаеинмононуклео-тид ( FMN), в состав которого входит молекула витамина В2, или рибофлавина ( разд. NADH-дегидрогеназа принадлежит к классу флавинзависимых дегидрогеназ, или флавопротеинов. [19]

Двумя мембранами ограничены от цитоплазмы митохондрии. Внутренняя митохондриальная мембрана образует складки - кри-сты, которые увеличивают ее активную поверхность. Здесь на долю фосфолипидов приходится почти 30 % от суммы липидов. Вся ферментативная активность принадлежит именно внутренней мембране, там находятся все ферменты. Наружная мембрана митохондрий более прочная, она не содержит ферментов дыхания и фосфорилиро-вания, но другие ферменты в ней есть. [20]

Во внутренней митохондриальной мембране имеется дикарбокси-латная транспортная система, которая обеспечивает перенос через мембрану ма-лата и а-кетоглутарата. Эта транспортная система ингибируется н-бутилмалонатом. Предположим, что н-бутилмалонат добавлен к суспензии аэробных почечных клеток, использующих в качестве топлива одну только глюкозу. Как должен подействовать к-бутилмалонат на а) гликолиз, б) потребление кислорода, в) образование лактата и г) синтез АТР. [21]

Мембранные белки. Периферические ( внешние белки легко отделяются от мембраны, тогда как интегральные мембранные белки плохо экстрагируются водными растворами. [22]

В различных мембранах на долю белков приходится от 20 до 80 % массы. В мембране эритроцита, например, содержится около 20 различных белков, а во внутренней митохондриальной мембране их значительно больше. Некоторые белки в мембранах обладают ферментативной активностью, другие обеспечивают связывание и перенос молекулН, полярных веществ через мембраны. Мембранные белки различаются по ха - рактеру связи с мембранными структу - рами. [23]

Валиномицин-токсичный антибиотик, стимулирующий перенос ионов К через мембрану. Этот ионофор, переносящий ионы К, состоит из остатков L - и D-валина, лак-тата и гидроксиизовалерата, соединенных в кольцеобразную структуру. Валиномицин образует специфический комплекс с ионом К ( показан красным цветом, который располагается в его гидрофильной внутренней части. Благодаря растворимой в липидах наружной части молекулы валиномицина ( показана серым цветом комплекс валиномицин - К легко проходит через митохондриальную мембрану. [24]

Энергия, выделяемая при переносе электронов по дыхательной цепи от субстрата на кислород, может при определенных условиях вызвать перенос ионов Н из митохондриалъного матрикса в среду. В результате рН митохондриаль-ного матрикса повышается, а рН среды понижается, т.е. матрикс становится более щелочным, а среда, окружающая митохондрии, более кислой. Во внутренней митохондриальной мембране имеются, следовательно, какие-то насосы для ионов Н; эти насосы используют свободную энергию потока электронов для перекачивания ионов Н наружу против градиента концентрации. Выкачивание ионов Н из митохондрий приводит к появлению мембранного электрического потенциала, потому что вследствие выхода этих ионов из матрикса в среду наружная сторона мембраны становится более электроположительной, а внутренняя-более электроотрицательной. [25]

В изолированном виде компонент FJ не обладает способностью синтезировать АТР из ADP и фосфата, но может расщеплять АТР на ADP и фосфат, из-за чего его называют также Fj-АТРазой. Если осторожно экстрагировать Ft из инвертированных мембранных пузырьков, полученных путем разрушения внутренней митохондриальной мембраны ( рис. 17 - 15), то дыхательные цепи в этих пузырьках оказываются ненарушенными; они способны осуществлять перенос электронов. [26]

Малат, несущий восстановительные эквиваленты, полученные от цитозольного NADH, проходит через внутреннюю мембрану митохондрии в матрикс-его переносит через мембрану система, транспортирующая дикарбоксилаты. Попав внутрь митохондрии, малат отдает эти восстановительные эквиваленты NAD матрикса в реакции, катализируемой матриксной малатдегидрогеназой. NAD восстанавливается при этом в NADH, который может теперь передавать свои электроны прямо в дыхательную цепь внутренней митохондриальной мембраны. На каждую пару электронов, переданных на кислород, синтезируются три молекулы АТР. Другие компоненты этой челночной системы ( рис. 17 - 26) регенерируют цитозольный Оксалоацетат; это необходимо для того, чтобы мог начаться новый оборот челночного цикла. В скелетных мышцах и в мозге перенос восстановительных эквивалентов от NADH осуществляется челночной системой другого типа. [27]

Окислительное ( расформирование в инвертированных субмитохондриалъных пузырьках. Согласно хемиосмотической гипотезе, во время переноса электронов из интактных митохондрий откачиваются наружу ионы Н, что приводит к возникновению градиента рН между двумя сторонами митохондриальной мембраны. Этот градиент рН заключает в себе энергию, благодаря которой ионы Н перемещаются в обратном направлении-из окружающей среды в митохондриальный матрикс. Удалось показать, что полученные из внутренней митохондриальной мембраны инвертированные пузырьки, у которых FoFj-АТРазные головки обращены наружу ( рис. 17 - 15), тоже способны к окислительному фосфорилированию. [28]

Две стадии окисления жирных кислот. Стадия 1. окисление жирной кислоты с длинной цепью, приводящее к образованию ацетильных групп в форме ацетил - СоА. Стадия 2. окисление ацетильных групп до СО2. [29]

Может показаться, что этот трех-этапный процесс [ уравнения ( 1) - ( 3) ], обеспечивающий поступление жирных кислот в митохондрии, излишне сложен. Он, однако, позволяет разделить два пула кофермента А-цитозольный и вну-тримитохондриальный. Такое разделение необходимо, поскольку эти пулы выполняют разные функции. Митохон-дриальный пул СоА используется главным образом для окислительного расщепления пирувата, жирных кислот и некоторых аминокислот, тогда как ци-тозольный пул участвует в биосинтезе жирных кислот. В связи с этим уместно вспомнить, что разделение цитозольного и внутримитохондриального пулов NAD и АТР также обеспечивается внутренней митохондриальной мембраной ( разд. При этом важно и то обстоятельство, что фермент, катализирующий второй этап этого трехэтапного процесса - карнитин-ацилтрансфераза 1-являет-ся регуляторным ферментом. Как мы увидим далее, он регулирует скорость поступления ацильных групп в митохондрии, а следовательно, и скорость окисления жирных кислот. [30]

Страницы: 1 2 3