сительно низкой температуре в присутствии веры, и его скорость регулируется обменом веществ. В настоящее время биологическое окисление определяется как совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках, основная функция которых - энергетическое обеспечение метаболизма. В развитие концепций биологического окисления в XX в. важнейший вклад внесли А.Н. Бах, О. Варбург, Г. Крепе, В.А. Энгель-гардт, В.И. Палладии, В.А. Белицер, СЕ. Северин, В.П. Скулачев.

Потребление кислорода тканями зависит от интенсивности реакций тканевого дыхания. Наибольшей скоростью тканевого дыхания характеризуются почки, мозг, печень, наименьшей—кожа, мышечная ткань (в покое). Уравнение (2) описывает суммарный результат многоступенчатого процесса, приводящего к образованию молочной кислоты (см. главу 10) и ггроте-кающего без участия кислорода:

С6Н12Об = 2?,3Цр5 + 65 кДж/моль. (2)

Этот путь отражает, по-видимому, энергетическое обеспечение простейших форм жизни, функционировавших в бе скисл ородных условиях. Современные анаэробные микроорганизмы (осуществляющие молочнокислое, спиртовое и уксуснокислое брожение) получают для жизнедеятельности энергию, производимую в процессе гликолиза или его модификаций.

НИНОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКПЕОТИД -ФОСФАТ (НАДФ)

Использование клетками кислорода открывает возможности для более полного окисления субстратов. В аэробных условиях продукты бескислородного окисления становятся субстратами цикла трикарбоновых кислот (см. главу 10), в ходе которого образуются восстановленные дыхательные переносчики НАДФН, НАДН и флавиновые коферменты. Способность НАД* и НАДФ+ играть роль промежуточного переносчика водорода связана с наличием в их структуре амида никотиновой кислоты. При взаимодействии этих кофакторов с атомами водорода имеет место обратимое гидрирование (1трисоединение атомов водорода):

11ри этом I* молекулу 11ЛД' (11ЛДФ() включаются 2 электрон:i и одни j i ротон, a второй i iporoi i ос i ас гея в среде.

Во флавиновых коферментах (ФАД или ФМН), активной частью молекул которых является изоаллоксазиновое кольцо, в результате восстановления чаще всего наблюдается гфисоединение 2 протонов и 2 электронов одновреметпто:

н

н с

И ft

И

н-с-А- ^ i, J- Н

,'НГ

и- ? 1, -О'1

н с

н с

н—с—он I

о

о=р—он

г

Флавинмононуклеотвд

?р - -пн

НДДН + НГ + флавиновый фермент НАД* + Флавиновый фермент

I I

(ФМН) (ФМНН2)

н

н

ФДЦ ФАДН2

(или ФМН) (или ФМНН2)

Восстановленные формы этих кофакторов способны транспортировать водород и электроны к дыхательной цепи митохондрий или иных энерго-сопрятающих мембран (см. далее).

Организация и функционирование дыхательной цепи. В клетках эукариот дыхательная цепь расположена во внутренней мембране митохондрий, у ды1иащих бактерий—в цитоплазматической мембране и специализированных структурах—мезосомах, или тилакоидах. Компоненты дыхательной цепи митохондрий в порядке убывания окислительно-восстановительного потенциала можно расположить, как показано в табл. 9.1.

Таблица 9.1. Окпстт^льпо-восстановительный потешщат компонентов дыхательной цепи в стандартных условиях (концентрация компонентов 1М, рН 7,25°С)

Восстановленная форма Окисленная форма Е°, В

НДДН + н* ФАДН,

Убихинол (KoQ-H2) Цитохром b (Fe2*) » сх (Fe24")

* с (Fe2+) » a (Fe2*)

н,о* °' (F° НАД*

ФАД+ Убихинон

Цитохром b (Fe8*) * сл (Fe3*) » с (Fe8*) » a (Fe3+) а3 (Fe3*)

уа -0,320,05 + 0,04 + 0,07 + 0,23 + 0,25 + 0,29 +0,55 + 0,82

Молярные соотношения компонентов дыхательной цепи являются постоянными, ее компоненты встроены в митохондриальную мембрану в виде 4 белково-липидных комплексов: НАДН-КорН2-редуктаза (комплекс I), сукцинат-KoQ-редуктаза (комплекс II), KoQHj-цитохром с-редуктаза (комплекс III) и цитохром я-цитохромонси-даза (комплекс IV) (рис 9.7).

Бели субстратом окисления служат а-кетокислоты, в переносе электронов на НАД* участвуют липоатсодержащие дегидрогеназы. В случае окисления пролина, глутамата, изо цитрата и других субстратов перенос электронов происходит непосредственно на НАД*. Восстановленный НАД в дыхательной цепи окисляется НАДН-дегидрогеназой, содержащей железосерный белок (FeS) и ФМН и прочно связанной с дыхательной цепью.

Малонат

Комплекс II

НАДН

Сукцинат-»Комплекс I

ФМН, FeS

1

О

91

Антимицин А Комплекс 111 {

Цит Ь, FeS, Цит ct

1

Амобарбитал Ротеион

Рйс. 97. Взаимное^ расположение компонента: дыхаи-льнои цепи с указанием мест фосфорилирования 11 специфических интибито]ни:.

KoQ (убихинон), необходимый компонент дыхательной цепи, является производным бензохинона с боковой цепью, которая у млекопитающих чаще всего представлена 10 изопреноидными единицами (см. г ляпу 7). Как любой хнпоп, KoQ способен находиться и в восстановленном, и окне лепном состоянии. 'Ото снопе т по определяет ею роль i: дыхательной цепи - служить коннектором ia>l-l-'jv1111>iе 1 гге-.пыibjх 'жпп:.-!тентов, поставляемых ВДЫХательную Цепь чсрс:л фллышоиыс дс]ЦИ1>о]снм:<и