оры электронов*- «

Соединение

Структура

Е9 (рН 7). 30 *С

Феррицианид

Окисленная форма тетраме-тил-я-феннлеидиамина

\ +

Fe(CN)|Н,С /=

Н9С

СН*

сн,

+0.36 В (25 °С) +0,260 В

2,6-дихлорофеиолиндофенол (DCIP)

а

+0,217 В

Феназинметасульфат (PMS)

Аскорбат

Метиленовый синий

Менадиои

Тетразолиевая соль, например «неотетразолий-хлорид>

+0,080 В

+0,058 В +0,011 В

+0,008 В (25 *С)

—0,125 В

a По данный Вайнно 159], стр. 106—111. * Места действия указаны на рнс. 10-11.

временно н фосфорилирование, и дыхание. Такой дыхательный контроль является свойством неповрежденных митохондрии. С другой стороны» поврежденные митохондрии или субмитохондриальные частицы часто способны осуществлять быстрый перенос электронов без синтеза АТР; при этом не наблюдается ингибироваиия низкими концентрациями ADP. Близко к этому явлению стоит разобщение, вызываемое различными со* единениями, из которых наиболее известен 2,4-днннтрофенол. Еще до открытия явления раэотЗщщщ было известно, что динитрофенол значительно повышает скорое^*даяния у животных. Это соединение было

402 Тлава 10

даже использовано (с некоторыми печальными результатами) для изготовления таблеток, понижающих вес тела. Химическая основа разобщения пока неизвестна, ио одна из возможностей указана в уравнении (10-11), в котором представлена чисто гипотетическая химическая модель окислительного фосфорилирования. На этой схеме в цепи переноса электронов функционирует три переносчика А, В и С. Переносчик С обладает более выраженными окислительными свойствами по сравнению с переносчиками А и В, а переносчик В имеет особую химическую-способность реагировать в восстановленном состоянии с белком Y, образуя комплекс Y—ВНг- Этот иеидентифицироваииый аддукт окисляется переносчиком С в высокоэиергетическую окисленную форму, обозначенную как Y—'В. Если допустить возможность образования* такого промежуточного соединения, то далее нетрудно представить возY

В «вн,

?Y—ВН,

X*©

Реакции, обуславливающие Р.-АТР обмен и другие обменные и АТРADP

азные реакции

Кх

АТР

Гипотетический участок спряжения с синтезом АТР(10-11)

можные пути превращения энергии этого соединения в уже знакомые-* нам формы. Например, еще один белок X может реагировать с упомянутым выше соединением, образуя комплекс X—Y, в котором белки связаны тиоэфириой, ацилфосфатиой или другой высокоэнергетической' связью. Можно даже не рассматривать систему из двух белков, а обойтись одним, в котором X и Y будут представлять различные функциональные группы. Рассматриваемые компоненты ие обязательно должны быть белками. Например, Y может быть фосфолипидом.

Образование АТР в ходе остальных реакций уравнения (10-11) происходит просто. Пусть, например, X~Y — это тиоэфир, тогда образование АТР произойдет в результате обращения последовательности S1A, приведенной в табл. 7-2. Эти же стадии лежат в основе различных обменных реакций. Например, митохондрии катализируют обмен неорганического фосфата (Н32РОГ ) с коицевым фосфатом АТР. Митохондрии и субмитохоидриальиые частицы обладают также АТР-гидролизующейг (АТРазной) активностью. Хотя гидролиз АТР, по-видимому, ие является * физиологической реакцией, имеется строгая корреляция между АТРазной активностью н способностью субмитохоидриальных частиц ката^ лизировать окислительное фосфорилирование. По-видимому, и АТРаз— teak активность и обменные реакции осуществляются по тому же меха—

низму, который обеспечивает синтез АТР в митохондриях с жестким сопряжением. На схеме, представленной в уравнении (10-11), для проявления АТРазной активности достаточно, чтобы был возможен самопроизвольный гидролиз X~Y. Частичное разрушение системы могло бы приводить к усилению АТРазной активности, что и наблюдается в эксперименте. Далее легко себе представить, что разобщители, такие, как динитрофенолят- или арсенат-ионы, ведут себя как нуклеофильные замещающие группы и могут выступать в процессе вместо X. Самопроизвольный распад лабильных промежуточных соединений должен был бы обеспечить беспрепятственный ход процессов окисления. Это было бы особенно существенно в том случае, когда X полностью связывается в комплексе X~Y и не может подвергаться дальнейшим превращениям из-за отсутствия неорганического фосфата. Поскольку имеется три различных участка фосфорилирования, то можно ожидать, что имеется три разных фермента типа Y, однако при этом наблюдается только один X.

Другим наблюдением, согласующимся со схемой уравнения (10-11), является ингибирование окисления NADH антибиотиком олигомицином (рутамицином). Это соединение ингибирует также митохондриальную АТРазную активность. Однако ингибирующее действие снижает динит-рофенол, что свидетельствует о связывании олигомицина с ферментом, катализирующим обменные реакции, а не с самой цепью переноса электронов. Важным экспериментальным открытием явились данные о способности «шишковидных выступов», различимых на негативно окрашенных митохондриальных фрагментах, катализировать как АТРазную,