вой системой; однако на ограниченных участках цепи равновесие возможно. Можно даже заставить поток электронов идти в обратном направлении. Рассмотрим прохождение электронов вдоль цепи, начиная от NADH и обратно к фумара-яу — окисленной форме пары сукцинат — фумарат. Изменение свободной энергии AG7 (рН 7) для окисления NADH фумаратом равно ?—67,7 кДж-моль"1. В разобщенных митохондриях поток электронов будет всегда идти от NADH к фумарату. Однако в жестко сопряженных митохондриях, в которых на участке 1 вырабатывается АТР, суммарное значение AG' становится значительно менее отрицательным. При

1} Эту величину также называют фосфатным потенциалом нлн потенциалом фосфорилирования. Однако некоторые под фосфатным потенциалом понимают свободную энергию образования АТР в данных конкретных условиях, т. е. +34,5 кДж'МОль_,+ +J?7" In ([АТР]/[ADP] -[Pi]). Логично потенциал измерять в вольтах, как в уравнении (3-64Со избежание путаницы этими терминами лучше не пользоваться.

4#?р—104 М^1 ДС для сопряженного процесса становится примерно равным нулю (—67,7+68 КДЖ'МОЛЬ-1)- Поток электронов может быть легко обращен так, что сукцинат будет восстанавливать NAD+. Такое обеспечиваемое АТР обращение потока при определенных физиологических условиях может действительно наблюдаться в митохондриях живых клеток. Как мы увидим позднее, у некоторых анаэробных бактерий весь NADH вырабатывается в результате обращения потока электронов.

Другой экспериментальный подход, также основанный на равновесии в цепи переноса электронов, сводится к измерению «наблюдаемого потенциала» переносчика, входящего в состав цепи, в зависимости от концентраций АТР, ADP и Pi. Наблюдаемый потенциал Е рассчитывают, исходя из значения lg ([окнсл.] / [восстан.]1), согласно уравнению (10-12), в котором Е°' представляет собой известный потенциал «средней точки» сопряженной пары (табл. 3-7), а п — число электронов, необходимое для восстановления одной молекулы переносчика:

g —AG ?0, 0,0592 . [окнсл.]

nF п [восстал.J

=Наблюдаемый потенциал переносчика (10-12)

Уравновешивая систему добавлением «окислительно-восстановительно-ю буфера», представляющего собой смесь компонентов пары, легко уравновешиваемой с цепью переносчиков (гл. 3, разд. В,1), можно устанавливать Е на каком-то заранее выбранном уровне [73]. Например, смесь сукцината и фумарата в отношении 1 : 1 фиксирует Е равным + 0,03 В, тогда как пара (5-оксибутират — ацетоацетат в отношении 1 : 1 зафиксирует Е на значении, равном Е°'=—0,266 В. Рассмотрим потенциал одного из цитохромов Ь, который Вильсон с сотрудни* ками обозначали как 6к. Для цитохрома Ьк Я0'=0,030 В. Подставляя это значение в уравнение (10-12) и фиксируя Е — —0,266 В (уравновешивая цепь (З-оксибутиратом и ацетоацетатом), получим, как читатель легко проверит сам, что в равновесии для цитохрома Ьк отношение [окнсл.]/[восстан.] составит около Ю-5. Другими словами, в разоб-. щенных митохондриях в отсутствие Ог этот цитохром будет почти це-„ ликом находиться в восстановленной форме.

Однако если цепь переноса электронов на участке от {5-оксибутира-та до цитохрома 6 к жестко сопряжена с синтезом одной молекулы АТР, то наблюдаемый потенциал переносчика будет определяться ие только приложенным потенциалом Е\ уравновешивающей системы, но также и степенью фосфорилирования адениловой системы [уравнение (10-13)]:

?(Наблк>даемое)=?0'-^1§-№1Г=

Здесь AG АТР—это потенциал переноса (—AG' гидролиза) АТР при [рН 7 (табл. 3-5), а п' — число электронов, проходящих по цепи, необходимое для синтеза одной молекулы АТР. Заметим, однако, что В верхней части уравнения п — ЭТО число электронов, необходимых ДЛЯ восстановления переносчика; для цитохрома Ьк оно равно единице. t Из уравнения (10-13) следует, ЧТО при высокой степени фосфорилирования значительная часть цитохрома Ьк при равновесии по-преж* «ему остается в восстановленной форме. Так, если Rf>= 104, цитохро^,

Таблица 10-в

Электродные потенциалы мптохондряальных переносчиков алектропов п пзмепепин саободпой япергпп, связанные с переносом электродов»

Переносчик адевтровов

Е9 <рН 7) в изолированном состояния

?»' (рН 7,2) в митохондриях

ДО (кДж-моль-1) для переноса Зева молекулу Од при 10—1 атм (переносчики находятся при РН 7)

Группа I —0,30 В

Группа II — 0 В

Группа III ~0,22 В

Группа IV

NADH/NAD+ Флавопротеид Fe—S-белок Р-Оксибутир атацетоацетат Лактат-пнруват Сукцииат-фумарат Флааопротеид Цитохром Ьт Си

Fe—S-белок Цитохром Ь к Убнхннон

Цитохром Сз+АТР Цитохром С\ Цитохром с Цитохром Ьт+АТР Цнтохром а Си

Fe—S-белок Цитохром а3 02 (Ю-2 атм) Од (1 атм)

—0,320

—0,266 —0,185 0,031

0,10

0,254 0,29

0,785 0,815

~—0,30 ~—0.305

?—0,045 —0,030 0,001 0,030 0,030 0,045 0,155 0,215 0,235 0,245 0,210 0,245 0,28 0.385

—213203 -187 -146

?132 ?10277 0.0

" По данным Вильсона н др. [72, 73].

ма Ьк=0,030 В, п'—2 и потенциал Е установлен с помощью оксибути-рат-ацетоацетатной пары на значении —0,25 В, то по уравнению (10-13) можно рассчитать, что отношение [окисл