Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

 Цикл
лимонной кислоты

Цикл лимонной кислоты (цитратный цикл, цикл Кребса, цикл трикарбоновых кислот, ЦТК) – заключительный этап катаболизма, в котором углерод ацетильного остатка ацетил-КоА окисляется до 2 молекул СО2.

Атомы водорода, освобождающиеся в окислительно-восстановительных реакциях, доставляются в ЦПЭ при участии NAD- и FAD-зависимых дегидрогеназ, в результате чего происходят синтез воды и окислительное

фосфорилирование АДФ.

Ингибиторы ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов (I, II, III и IV) = происходит замедление или даже полное прекращение работы ЦПЭ = происходит замедление или полное

прекращение синтеза АТФ.

I комплекс:

NADH-дегидрогеназа.

Ингибиторы: ротенон и барбитураты (амитал, аминобарбитал, нембутал, веронал

и др.)

II комплекс: FAD-зависимая

сукцинатдегидрогеназа.

Обратимый
конкурентный ингибитор: малонат.

III комплекс:

QH2-дегидрогеназа.

Ингибитор: Антимицин

A.

IV комплекс:

Цитохромоксидаза.

Ингибиторы: цианид-ионы (CN–): KCN, HCN и др.; угарный газ (CO),

сероводород (H2S).

Антибиотик олигомицин не ингибирует саму ЦПЭ, но подавляет окислительное фосфорилирование,

ингибируя АТФ-синтазу.

! При полном ингибировании invitro любого из ферментных комплексов, который располагается на пути переноса электронов от дегидрируемого субстрата на O2, работа ЦПЭ прекращается и АТФ не

синтезируется.

Примеры:

  1. К суспензии митохондрий, где в качестве окисляемого субстрата использовали малат, добавили

    амитал

    Na.
    Как при этом изменится синтез АТФ?

Т.к. амитал Na ингибирует NADH-дегидрогеназу, которая расположена на пути переноса электронов от малата на O2, то скорость ЦПЭ замедляется = замедляется (или прекращается) синтез

АТФ.

  1. Смесь: малат
    амитал сукцинат.

Р/О  2, т.к. в этом случае будет окисляться сукцинат, для которого «не нужна»

NADH-дегидрогеназа.

  1. Смесь: сукцинат
    малонат (избыток).

Синтез АТФ замедляется, т.к. малонат ингибирует сукцинатдегидрогеназу, которая располагается на пути электронов от

сукцината на O2.

  1. Смесь: сукцинат
    малонат изоцитрат.

Р/О  3, т.к. в этом случае будет окисляться изоцитрат, для которого «не нужна»

сукцинатдегидрогеназа.

  1. Смесь: малат
    (или сукцинат) антимицин A.

Синтез АТФ замедляется, т.к. антимицин A ингибирует QH2-дегидрогеназу, которая располагается на пути электронов

от этих субстратов на O2.

  1. Если к 5) смеси
    добавить витамин C,
    то Р/О 
    1, так вит. C
    окисляет цитохром c (в переносе электронов не участвуетQH2-дегидрогеназа).

  2. CN– независимо от дегидрируемого субстрата необратимо ингибируют ЦПЭ у человека.

    Они присоединяются к

    Fe3 цитохромоксидазы и полностью блокируют

    ЦПЭ.

(CN– – необратимый специфический ингибитор

цитохромоксидазы).

Предлагаем ознакомиться:  Пол ребенка по чсс в 12 недель

В основе функционирования ЦПЭ лежит работа 5 основных компонентов, обеспечивающих перенос электронов от NADH и FADH2

на O2.

В их число входит 3 сложных ферментных комплексов, а также

2 низкомолекулярных переносчика.

Разобщение тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования

С6Н1206  2 Н3Р04  2 АДФ = 2 С3Н6О3 

2 АТФ 2 Н2O.

Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переносить H из межмембранного пространства митохондрии через внутреннюю мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы = снижается (или даже полностью исчезает) H и замедляется (прекращается) синтез

АТФ.

Это явление называют разобщением тканевого дыхания и окислительного

фосфорилирования.

В результате разобщения количество АТФ снижается,

а АДФ увеличивается.

При этом, за счет дыхательного контроля, возрастает скорость поглощения O2 митохондриями и скорость работы ЦПЭ, но из-за нарушения работы АТФ-синтазы коэффициент Р/О резко снижается = энергия рассеивается в виде теплоты, что приводит к повышению t

тела человека (пирогенное действие).

Разобщители – это гидрофобные в-ва, которые легко проходят через мембрану митохондрий в

обоих направлениях.

Некоторые эндогенные разобщители играют роль в поддержании постоянной t

тела человека.

При охлаждении стимулируется освобождение норадреналина

из окончаний симпатических нервов.

В результате происходят активация липазы в жировой ткани и мобилизация жира из жировых

депо.

Образующиеся свободные жирные кислоты служат не только «топливом», но и важнейшим регулятором разобщения дыхания и

фосфорилирования.

Компоненты цпэ:

  1. NADH-дегидрогеназа
    (комплекс I);

  1. сукцинатдегидрогеназа
    (комплекс II);

  1. низкомолекулярный
    переносчик: убихинон (кофермент Q);

  1. Убихинолдегидрогеназа
    (QН2-дегидрогеназа) (комплекс III);

  1. низкомолекулярный
    переносчик (цитохром с);

  1. цитохромоксидаза
    (комплекс IV)

Все компоненты ЦПЭ располагаются во внутренней мембране митохондрий в порядке возрастания окислительно-восстановительных

потенциалов (редокс-потенциалов).

Самый низкий редокс-потенциал у NADH (-0,32В), а самый высокий редокс-потенциал

у кислорода ( 0,82В).

Это обеспечивает последовательное перемещение электронов от NADH (или FADH2) на O2, при котором происходит выделение энергии

на каждом этапе ЦПЭ.

Предлагаем ознакомиться:  С чем колят мексидол в комплексе

ЦПЭ обеспечивает взаимосвязь (сопряжение) процессов

окисления и фосфорилирования АДФ.

Основная роль в переносе электронов принадлежит 3 важнейшим ферментным комплексам (I, III,

IV).

Это сложные олигомерные белки, расположенные во

внутренней мембране митохондрий.

Они являются
интегральными белками.

Компонент ЦПЭКоферментДонор ēАкцептор ēОкисл. формаВосст. формаNADH-дегидрогеназа(I ферментный комплекс)FMNFMN∙H2NADH H Убихинон (Q)УбихинонNADH-дегидрогеназа (I комплекс)QH2-дегидрогеназа (цит. b и c1)(III комплекс)Окисл. форма: QВосст.

форма: QH2QH2-дегидрогеназа (убихинолдегидрогеназа)III ферментный комплекс, включает цитохромы b и c1Гем (Fe3 )Гем (Fe2 )QH2Цитохром cЦитохром cГем (Fe3 )Гем (Fe2 )QH2-дегидрогеназа(III комплекс)Цитохромоксидаза (IV комплекс)ЦитохромоксидазаIV ферментный комплекс, включает цитохромы a и a3Гем (Fe3 ),Cu2 Гем (Fe2 )Cu Цитохром cO2Сукцинатдегидрогеназа(II

ферментный комплекс)FADFAD∙H2СукцинатУбихинон (Q)

IV Ферментный комплекс – цитохромоксидаза (цитохром-c-оксидаза)

Цитохромы a и a3 содержат гем (Fe3 ),

а также ионы Cu2 .

Fe3
Fe2

Cu2
Cu

Кислород, поступающий в митохондрии из крови, связывается с атомом Fe в геме цитохрома a3 в форме молекулы O2 (подобно тому, как он связывается с

гемоглобином).

Цитохромоксидаза
имеет гораздо более низкую Км

(т.е. более высокое сродство) к O2, чем Hb, и поэтому клетки «высасывают» O2из

крови.

Электроны от цитохрома c последовательно присоединяются сначала к ионам Fe3 цитохромов a и a3,затем к ионам Cu2

и, затем, попадают на O2.

½O2
2 2H H2O

Таким способом
в организме человека синтезируется

~ 400 мл метаболической
воды в сутки.

2 цит. с (Fe2 ) ½ O2 2 H  2 цит. c (Fe3 )

Н2O

! Работа IV комплекса цитохромоксидазы также сопровождается переносом H

из матрикса в межмембранное пр-во.

    ингибитор, комплекс, ферментный

Источник: https://aptika.ru/fermentnye-kompleksy-ingibitory/

Клеточное дыхание можно изменить

Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

В клетке часто может создаваться ситуация, когда реакции окислительного фосфорилирования идут с определенными вариациями. Эти вариации могут являться следствием нарушений в организме или физиологической реакцией.  

Гипоэнергетические состояния

Причиной гипоэнергетических состояний может быть следующее:

  • гиповитаминозы экзогенные и/или эндогенные – снижается скорость и эффективность окислительных реакций. Возникает обычно при нехватке витаминов – В1, В2, никотиновой кислоты, В6, пантотеновой кислоты и аскорбиновой кислоты,
  • дефицит белка в пище – снижается синтез всех ферментов и ферментов катаболизма в частности,
  • снижение потребления углеводов и липидов как основных источников энергии,
  • дефицит кислорода – отсутствие акцептора для электронов вызывает “переполнение” дыхательных ферментов, накопление НАДН и ФАДН2 в клетке и прекращение катаболизма,
  • дефицит железа – компонента цитохромов, миоглобина и гемоглобина, и меди – компонента цитохромоксидазы.

Разобщение окисления и фосфорилирования

Разъединение (разобщение) процессов окисления и фосфорилирования осуществляют вещества, называемые разобщители. Они снижают величину электрохимического градиента, что приводит к уменьшению синтеза АТФ, несмотря на увеличение скорости движения электронов по дыхательной цепи и возрастание катаболизма.

К разобщителям в первую очередь относят “протонофоры” – молекулы, переносящие ионы водорода из межмембранного пространства в матрикс митохондрии.

При этом одновременно уменьшаются оба компонента электрохимического градиента – электрический и химический, и энергия градиента не используется для синтеза АТФ, а рассеивается в виде тепла.

Следствием эффекта протонофоров является возрастание катаболизма жиров и углеводов в клетке.

Классическим экспериментальным протонофором является динитрофенол, жирорастворимое соединение, присоединяющий ионы водорода на внешней поверхности внутренней митохондриальной мембраны и отдающий их на внутренней поверхности. Физиологическими протонофорами являются особые разобщающие белки, в частности термогенин (см ниже).

Кроме динитрофенола и термогенина протонофорами, к примеру, являются салицилаты, дикумаролжирные кислоты, непрямой билирубинтрийодтиронин.

Кроме протонофоров на величину электрохимического градиента влияют вещества, называемые ионофорами. Они встраиваются в мембрану и либо сами переносят катионы Na+ или K+ внутрь, либо образуют для этих ионов канал. В результате исчезает электрическая составляющая градиента и уменьшается синтез АТФ. Примером ионофоров являются антибиотики валиномицин и нигерицин, переносящие калий, и грамицидин, образующий в мембране канал по которому перемещаются калий, натрий и другие одновалентне катионы.

Бурая жировая ткань

При фосфорилировании АТФ-синтазой АДФ до АТФ используется не вся энергия протонного градиента, лишь его часть тратится на совершение работы (синтез АТФ), а другая часть рассеивается в виде тепла. 

Особые клетки организма умеют увеличивать долю рассеиваемой тепловой энергии – это клетки бурой жировой ткани.

В отличие от белых жировых клеток бурые адипоциты содержат большое количество митохондрий, которые и придают им буро-красный цвет.

Во внутренней мембране митохондрий этих клеток имеется белок термогенин (до 15% от всех белков митохондрий), относящийся к семейству разобщающих белков, называемых UCP-белки (англ. uncoupling protein).

При охлаждении организма бурые адипоциты получают сигналы по симпатическим нервам, и в них активируется расщепление жира – липолиз. Окисление жиров приводит к получению большого количества НАДН и ФАДН2, активизации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента.

Однако АТФ-синтазы в мембранах митохондрий этих клеток относительно мало, зато много термогенина, близкого по строению к Fо-субъединице АТФ-синтазы.

Термогенин является каналом во внутренней мембране через который в матрикс проходит часть ионов Н+ и снижается протонный градиент. В итоге АТФ не синтезируется, несмотря на непрерывно возрастающий (по правилу дыхательного контроля) катаболизм.

Благодаря термогенину большая часть энергии ионов водорода рассеивается в виде тепла, подогревая протекающую через ткань кровь и обеспечивая поддержание температуры тела при охлаждении.

Роль термогенина в снижении протонного градиента

Открыто несколько типов UCP-белков: UCP-1 (термогенин) преобладает в бурой жировой ткани, UCP-2 – есть и в бурой и белой жировой ткани, UCP-3 – в cкелетных мышцах, UCP-4 и UCP-5 – обнаружены в нейронах.

Бурая жировая ткань широко представлена в верхней части спины у животных, впадающих в зимний сон (медведи), у детенышей животных и человеческих младенцев. Отдельные скопления бурых жировых клеток есть и у взрослого человека, они расположены в верхней части спины, между лопаток, под мышками, по ходу крупных кровеносных сосудов.

В настоящее время постулировано существование бежевой жировой ткани, количество которой увеличивается при влиянии ряда факторов. Она тоже отвечает за образование тепла.

Ингибирование ферментов дыхательной цепи

Ряд веществ может ингибировать ферменты дыхательной цепи и блокировать движение электронов от НАДН и ФАДН2 на кислород. В результате прекращается движение электронов, выкачивание ионов Н+ и работа АТФ-синтазы. Синтез АТФ резко снижается, метаболизм в клетке нарушается вплоть до ее гибели. Выделяют три основных группы ингибиторов:

  • действующие на I комплекс, например, амитал (успокаивающее и снотворное средство), ротенон (пестицид широкого спектра),
  • действующие на III комплекс, например, антимицин А (экспериментальный антибиотик),
  • действующие на IV комплекс, например, сероводород (H2S), угарный газ (СО), цианиды (-CN).

Ингибиторы ферментов дыхательной цепи

Ротенон – растительный пестицид из семян и стеблей некоторых растений. Он малоопасен для человека, поскольку плохо всасывается в желудочно-кишечном тракте, и быстро разлагается на солнечном свете. Но умышленное поглощение ротенона может быть смертельным.

Амитал, Амитал натрия – производное барбитуровой кислоты из серии средств, которые ранее широко использовались в качестве успокоительных и снотворных, но из-за ряда причин, в том числе узкого терапевтического диапазона, развития привыкания и зависимости, были заменены на более безопасные средства.

Антимицины – группа вторичных метаболитов, синтезируемых бактериями рода Streptomyces, обладающих антигрибковой активностью. Как активный компонент используется в рыбоводстве.

Источник: https://biokhimija.ru/obshhwie-puti-katabolizma/razobshhiteli-ingibitory.html

Строение митохондриальной ЦПЭ

Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

· протекает на внутренней мембране митохондрий

· функционируют 3 ферментных комплекса (I, III, IV)

· компоненты располагаются в порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала, т.е. окислительные свойства (способность забирать электроны) возрастает от начала цепи; самый сильный – кислород.

· В ЦПЭ существуют подвижные и неподвижные компоненты.

а) НАДН-ДГ (-дегидрогенеза) – неподвижный компонент.

Это первый ферментный комплекс.

Его называют первым участком сопряженного синтеза АТФ.

Имеет кофермент ФМН (флавинмононуклеотид) и FeS.

Принимает электроны и протоны от НАДН+Н+.

б) Кофермент Q10 (убихинон) – подвижный компонент.

Синтезируется из промежуточных продуктов биосинтеза холестерола.

Принимает электроны и протоны и от первого компонента ЦПЭ, и от второго (ФАД∙Н2).

в) Система цитохромов – сложные белки гемопротеины

Имеют в составе Fe, который может менять валентность при переносе электронов (2+ → 3+).

Цитохромы переносят только электроны.

· bc1 – неподвижный компонент

Третий ферментный комплекс (QН2-ДГ).

Второй участок сопряженного синтеза АТФ.

· с – подвижный компонент

· аа3 – неподвижный компонент

Четвертый ферментный комплекс (цитохромоксидаза – передает электроны на кислород).

Третий участок сопряженного синтеза АТФ.

Содержит Cu2+

Таким образом, все ферментные комплексы – неподвижные компоненты.

Существует пятый ферментный комплекс – АТФ-синтаза – осуществляет синтез АТФ.

Все ферментные комплексы ЦПЭ (места сопряженного синтеза) были изучены с помощью ингибиторов ЦПЭ – веществ, блокирующих процесс переноса электронов по ЦПЭ:

I ФК блокируется ядом ротеноном и аминобарбиталом

III ФК – антибиотиком антимицином-Д

IV ФК – цианидами, угарным газом

V ФК – антибиотиком олигомицином.

Механизм переноса электронов и образования воды

Электроны могут поступать в ЦПЭ от НАДН+Н+ и ФАД∙Н2.

От НАДН+Н+ – в начало цепи, от ФАД∙Н2 – на Q10.

НАДН+Н+ отделяется от фермента и поступает к внутренне мембране митохондрий.

Отделяется 2Н (в виде 2е- и 2Н+) и пуступает к первому участку дыхательной цепи – к НАДН-ДГ (сначала на ФМН, потом на FeS).

От I ФК е- и Н+ передаются на Q10. Он становится QH2.

От QH2 по системе цитохромов передаются только электроны, а протоны поступают матрикс и идут на восстановление воды.

От ФАД∙Н2 е- и Н+ поступают на Q10 и двигаются точно также (цепь укорочена).

На этом тканевое дыхание заканчивается.

Роль передачи электронов в синтезе АТФ

В начало цепи поступают электронов, богатые энергией.

В процессе переноса из-за разности ОВ-потенциала они теряют эту энергию на каждом участке (около 200 кДж). Этого хватило бы на синтез 4 молекул АТФ, но синтезируется всего 3. Остальная энергия рассеивается для поддержания температуры тела.

Больше всего свободной энергии выделяется в трех участках. Они называются участками сопряженного синтезаАТФ (I, III, IV ФК).

Свободная энергия Гиббса, которая выделяется при переносе электронов в трех участках. Направлена на выталкивание протонов из матрикса в межмембранное пространство.

В результате наружная сторона внутренне мембраны заряжается положительно, а внутренняя – отрицательно.

Создается трансмембранный электрохимический протонный градиент. Он необходим для последующего синтеза АТФ.

Протоны по своему градиенту стремятся вернуться назад в матрикс. Но внутренняя мембрана для них не проницаема, и они возвращаются в матрикс через специфический F1-комплекс (АТФ-синтаза, V ФК).

F1-комплекс состоит из двух частей:

· F0 – канал в мембране (из 6 субъединиц)

· F1 = фермент АТФ-синтаза – синтез АТФ при прохождении протонов (6 субъединиц).

Каждая пара протонов, проходящая через F1-комплекс, активирует АТФ-синтазу, которая синтезирует 1 молекулу АТФ.

Таким образом, если е- и Н+ поступают в начало цепи (от НАДН+Н+), то в процессе сопряженного синтеза образуется 3 АТФ. Если от ФАД∙Н2, то – 2 АТФ.

Следовательно, за счет 4 реакций ЦТК синтезируется 11 АТФ (3х3+1х2).

Коэффициент фосфорилирования (р/о) – количество АТФ, которое образуется при переносе электронов к одному атому кислорода. Он может быть равен 3, 2, 1.

Теорию создания протонного градиента и его роль в синтезе АТФ создал Митчелл (хеми-осмотическая теория):

«Компоненты дыхательной цепи расположены строго определенным образом так, что при передаче пары электронов по ЦПЭ энергия, выделяющаяся в трех участках, направлена на выталкивание протонов в межмембранное пространство. В результате создается трансмембранный электрохимический протонный градиент – движущая сила синтеза АТФ» (путем окислительного фосфорилирования).

Существуют вещества, которые (как и ингибиторы дыхательной цепи) снижают синтез АТФ. Это разобщители окислительного фосфорилирования.

Они легко проникают через внутреннюю мембрану митохондрий, связывают Н+ (протонофоры) или другие положительно заряженные ионы (ионофоры) и переносят их назад в матрикс.

Следовательно, протонный градиент не создается, АТФ не синтезируется.

Этими веществами являются 2,4 – динитрофенол, жирные кислоты, тироксин в избытке.

Дыхательный контроль

Если в организме количество АДФ увеличено, то активируется все тканевое дыхание, окисление субстратов и синтез АТФ.

И наоборот.

ТЕМА 6



Источник: https://infopedia.su/14x3324.html

Дыхательный контроль

Ферментные комплексы цпэ и их ингибиторы

Окислениесубстратов и фосфорилирование АДФ вмитохондриях прочно сопряжены.

Скоростьиспользования АТФ регулирует скоростьпотока электронов в ЦПЭ.

Выполнениеклеткой работы с затратой АТФ приводитк уменьшению концентрации АТФ. =Происходит накопление АДФ.

Это активируетокисление субстратов и поглощение O2митохондриями клетки.

Таким образом,клетки реагируют на интенсивностьметаболизма и поддерживают соотношениеАТФ/АДФ на необходимом уровне.

Дыхательныйконтроль– это зависимость интенсивностипоглощения кислорода митохондриями отконцентрации АДФ.

Ингибиторы цпэ

Ингибиторы ЦПЭподавляют активность ферментныхкомплексов (I,II,IIIи IV)=происходит замедление или даже полноепрекращение работы ЦПЭ =происходит замедление или полноепрекращение синтеза АТФ.

Iкомплекс:NADH-дегидрогеназа.

Ингибиторы:ротенони барбитураты(амитал, аминобарбитал, нембутал, веронали др.)

IIкомплекс:FAD-зависимаясукцинатдегидрогеназа.

Обратимыйконкурентный ингибитор: малонат.

IIIкомплекс:QH2-дегидрогеназа.

Ингибитор:АнтимицинA.

IVкомплекс:Цитохромоксидаза.

Ингибиторы:цианид-ионы(CN):KCN,HCNи др.; угарный газ (CO),сероводород (H2S).

Антибиотиколигомицинне ингибирует саму ЦПЭ, но подавляетокислительное фосфорилирование,ингибируя АТФ-синтазу.

!При полном ингибировании invitroлюбого из ферментных комплексов, которыйрасполагается на пути переноса электроновот дегидрируемого субстрата на O2,работа ЦПЭ прекращается и АТФ несинтезируется.

Примеры:

  1. К суспензии митохондрий, где в качестве окисляемого субстрата использовали малат, добавили амитал Na. Как при этом изменится синтез АТФ?

Т.к. амитал Naингибирует NADH-дегидрогеназу,которая расположена на пути переносаэлектронов от малата на O2,то скорость ЦПЭ замедляется =замедляется (или прекращается) синтезАТФ.

  1. Смесь: малат + амитал + сукцинат.

Р/О 2, т.к. в этом случае будет окислятьсясукцинат, для которого «не нужна»NADH-дегидрогеназа.

  1. Смесь: сукцинат + малонат (избыток).

Синтез АТФзамедляется, т.к. малонат ингибируетсукцинатдегидрогеназу, котораярасполагается на пути электронов отсукцината на O2.

  1. Смесь: сукцинат + малонат + изоцитрат.

Р/О 3, т.к. в этом случае будет окислятьсяизоцитрат, для которого «не нужна»сукцинатдегидрогеназа.

  1. Смесь: малат (или сукцинат) + антимицин A.

Синтез АТФзамедляется, т.к. антимицин Aингибирует QH2-дегидрогеназу,которая располагается на пути электроновот этих субстратов на O2.

  1. Если к 5) смеси добавить витамин C, то Р/О 1, так вит. C окисляет цитохром c (в переносе электронов не участвует QH2-дегидрогеназа).

  2. CN независимо от дегидрируемого субстрата необратимо ингибируют ЦПЭ у человека. Они присоединяются к Fe3+ цитохромоксидазы и полностью блокируют ЦПЭ.

(CN– необратимый специфический ингибиторцитохромоксидазы).

III Ферментный комплекс qh2-дегидрогеназа (убихинолдегидрогеназа) – сложный олигомерный белок, включающий 2 протомера: цитохром b и цитохром с1

Цитохромы различаются по структуре полипептидных цепей.

Рабочей частью всех цитохромов является гем, содержащий ион Fe3+, который может принимать и превращаться вFe2+:

Fe3++Fe2+.

QH2-дегидрогеназа окисляет убихинол, электроны при этом последовательно поступают сначала на цитохромb, затем – на цитохром с1.

Далее происходит последовательный перенос 2 электронов на небольшой белок-гемопротеин цитохромc.

!За счет энергии реакцииIIIкомплекс, как и комплексIпереносит несколькоH+в межмембранное пространство митохондрий.

Это сложный олигомерный белок, включающий

Fe3++Fe2+

Cu2++Cu+

Кислород, поступающий в митохондрии из крови, связывается с атомомFeв геме цитохромаa3в форме молекулыO2(подобно тому, как он связывается с гемоглобином).

Цитохромоксидаза имеет гораздо более низкую Км

При этом также происходит присоединение к кислородуH+из матрикса =образуется метаболическая вода:

½O2+ 2 + 2H+H2O

Таким способом в организме человека синтезируется

400 мл метаболической воды в сутки.

!РаботаIVкомплекса цитохромоксидазы также сопровождается переносомH+из матрикса в межмембранное пр-во.

источник

Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены.

Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ.

Выполнение клеткой работы с затратой АТФ приводит к уменьшению концентрации АТФ. =Происходит накопление АДФ.

Это активирует окисление субстратов и поглощениеO2митохондриями клетки.

Таким образом, клетки реагируют на интенсивность метаболизма и поддерживают соотношение АТФ/АДФ на необходимом уровне.

Дыхательный контроль– это зависимость интенсивности поглощения кислорода митохондриями от концентрации АДФ.

Ингибиторы ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов (I,II,IIIиIV) =происходит замедление или даже полное прекращение работы ЦПЭ =происходит замедление или полное прекращение синтеза АТФ.

Ингибиторы:ротенонибарбитураты(амитал, аминобарбитал, нембутал, веронал и др.)

Обратимый конкурентный ингибитор:малонат.

Антибиотиколигомицинне ингибирует саму ЦПЭ, но подавляет окислительное фосфорилирование, ингибируя АТФ-синтазу.

!При полном ингибированииinvitroлюбого из ферментных комплексов, который располагается на пути переноса электронов от дегидрируемого субстрата наO2, работа ЦПЭ прекращается и АТФ не синтезируется.

К суспензии митохондрий, где в качестве окисляемого субстрата использовали малат, добавили амиталNa. Как при этом изменится синтез АТФ?

Т.к. амиталNaингибируетNADH-дегидрогеназу, которая расположена на пути переноса электронов от малата наO2, то скорость ЦПЭ замедляется =замедляется (или прекращается) синтез АТФ.

Смесь: малат + амитал + сукцинат.

Р/О2, т.к. в этом случае будет окисляться сукцинат, для которого «не нужна»NADH-дегидрогеназа.

Смесь: сукцинат + малонат (избыток).

Синтез АТФ замедляется, т.к. малонат ингибирует сукцинатдегидрогеназу, которая располагается на пути электронов от сукцината наO2.

Смесь: сукцинат + малонат + изоцитрат.

Р/О3, т.к. в этом случае будет окисляться изоцитрат, для которого «не нужна» сукцинатдегидрогеназа.

Смесь: малат (или сукцинат) + антимицинA.

Синтез АТФ замедляется, т.к. антимицинAингибируетQH2-дегидрогеназу, которая располагается на пути электронов от этих субстратов наO2.

Если к 5) смеси добавить витаминC, то Р/О1, так вит.Cокисляет цитохромc(в переносе электронов не участвуетQH2-дегидрогеназа).

CNнезависимо от дегидрируемого субстрата необратимо ингибируют ЦПЭ у человека. Они присоединяются кFe3+цитохромоксидазы и полностью блокируют ЦПЭ.

(CN– необратимый специфический ингибитор цитохромоксидазы).

Некоторые химические вещества (протонофоры) могут переноситьH+из межмембранного пространства митохондрии через внутреннюю мембрану в матрикс, минуя протонные каналы АТФ-синтазы =снижается (или даже полностью исчезает)H+и замедляется (прекращается) синтез АТФ.

Это явление называютразобщением тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования.

В результате разобщения количество АТФ снижается, а АДФ увеличивается.

При этом, за счет дыхательного контроля, возрастает скорость поглощенияO2митохондриями и скорость работы ЦПЭ, но из-за нарушения работы АТФ-синтазы коэффициент Р/О резко снижается =энергия рассеивается в виде теплоты, что приводит к повышениюtтела человека (пирогенное действие).

Разобщители– это гидрофобные в-ва, которые легко проходят через мембрану митохондрий в обоих направлениях.

Некоторые эндогенные разобщители играют роль в поддержании постояннойtтела человека.

Источник: https://ckmosstroy.ru/fermentnye-kompleksy-tspe-i-ih-ingibitory/

Гипертоник.Ру
Добавить комментарий