ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Мембранные белки из "Биохимия мембран Биоэнергетика Мембранные преобразователи энергии" Белки могут быть интегрированы с мембраной двумя способами сорбцией на ее поверхности или погружением в гидрофобный слой. [c.28] Белок-белковые взаимодействия ответственны также за связывание каталитической части Н+-АТФ-синтазы (фактора F ) мембранным сектором того же фермента (фактором Fq) (см. разд. 5.1.1). Цитохром с, который, подобно гексокиназе или фактору F, хорошо растворим в воде, образует солевые связи с нерастворимым в воде мембранным белком — цитохромоксидазой. Цитохром с — щелочной белок, а тот участок цитохромоксидазы, который с ним взаимодействует, несет несколько кислотных групп. [c.28] Многие мембранные белки связываются с мембраной без помощи какого-либо специфического партнера. Примеры такого рода связывания показаны на рис. 7. В некоторых случаях почти вся молекула белка состоит из последовательностей гидрофобных аминокислот, образующих а-спиральные колонны, ориентированные поперек мембраны. Только короткие связки между колоннами и небольшие концевые участки составлены из гидрофильных аминокислот (рис. 7, Л). [c.28] Подобная организация типична для мембранных белков, взаимодействующих с гидрофобными субстратами или с теми из гидрофильных субстратов небольшого размера, содержание которых в омывающем мембрану растворе достаточно велико. Если эти условия не выполняются, то субстрат-связывающий домен мембранного фермента сильно выступает из мембраны в водную фазу. В таких случаях связь с мембраной может осуществляться за счет особого гидрофобного домена — якоря (рис. 7, Б, В). Для увеличения гидрофобности в некоторых случаях наблюдается специфическая модификация якорного домена аминокислотные остатки, содержащие гидроксильные группы, ацилируются жирными кислотами. Этот процесс происходит в аппарате Гольджи. [c.30] Другим местом модификации может быть N-концевая аминокислота полипептидной цепи. Так, N-концевой остаток глицина в молекуле НАДН-цитохром 5-редуктазы ацилирован миристино-вой кислотой СНз (СНг) 12—СООН. Это дополнительно увеличивает сродство липиду N-концевой последовательности фермента, образуемой гидрофобными аминокислотами. Муреиновый липопро-теин, прикрепленный к внешней мембране Е. oli, модифицирован пальмитатом, присоединенным по МНг-группе к N-концевому остатку цистеина. Еще одна молекула фосфолипида соединена с тем же остатком цистеина через глицерин посредством тиоэфирной связи. [c.30] Белки могут составлять от 7б До /з вещества мембраны. В первом случае они легко перемещаются в плоскости липидного бислоя, который служит главной составной частью мембраны. Движение белка прекращается при температуре ниже критической для углеводородной сердцевины бислоя. Скорость латерального движения белков сильно снижается, если белки становятся главной составной частью мембраны, что наблюдается во внутренней мембране митохондрий. [c.30] В этой главе не были рассмотрены такие общие физико-химиче-ские понятия, как свободная энергия, окислительно-восстановительные, доннановы, нернстовы, поверхностные потенциалы и т. п. Их можно найти в учебниках биохимии и биофизики, а применительно к мембранной биоэнергетике — в монографии Д. Никольса Биоэнергетика. Введение в хемиосмотическую теорию (1985). [c.30] В мембранной биоэнергетике используют практически все основные методы биоорганической химии, молекулярной биологии, генетики, биохимии и биофизики. Кроме того, целый ряд методических приемов разработан специально для этой отрасли биологических наук. Наиболее существенные из них будут рассмотрены в настоящей главе. [c.31] Электрический мембранный потенциал (Д р) является той первичной формой энергии, которая вырабатывается Д1х1-генератора-ми — протонными или натриевыми насосами. [c.31] Образующаяся Д р тормозит работу Д х1-генератора, если Д л1 не используется каким-либо из потребителей. Это явление, которое можно назвать в общей форме ионным контролем (а конкретно — протонным или натриевым контролем), возникает задолго до того, как будет создан градиент концентрации транспортируемого иона (Др1). Такие соотношения суть следствие сравнительно малой электрической емкости мембраны. По этой причине измерение Д ]5 является одной из важнейших задач при исследовании мембранных энергопреобразующих систем. [c.31] Чтобы измерить Д р, образуемую Д л1-генератором, необходимо преодолеть по меньшей мере две трудности. [c.31] Традиционный энзимологический подход — очистка исследуемого фермента — сам по себе не достаточен, чтобы преодолеть эту трудность. Ведь очистка фермента — генератора или потребителя Д х1 — с неизбежностью предполагает разрушение природной мембраны. [c.32] Позднее многие другие генераторы и потребители Ар.Н были очищены и встроены в протеолипосомы. [c.33] Драчевым и сотрудниками в МГУ разработан метод, позволяющий измерять непосредственно вольтметром генерацию А ) ферментами, встроенными в протеолипосомы. Протеолипосомы сорбировали на одной из поверхностей коллодиевой пленки, пропитанной декановым раствором фосфолипидов. [c.33] Как показали эксперименты, сорбция протеолипосом происходит таким образом, что содержащийся внутри них раствор не перемешивается с наружным раствором. По-видимому, при сорбции на той стороне протеолипосомы, которая контактирует с пленкой, мембрана растворяется пропитывающим пленку деканом, а на другой ее стороне — сохраняется, отделяя омывающий пленку раствор от раствора внутри протеолипосом. [c.33] Генерация Аг)) на мембране сорбированных протеолипосом может быть зарегистрирована двумя электродами, которые помещены по обе стороны коллодиевой пленки и соединены с вольтметром. Временное разрешение такой системы составляло 50 не, что значительно короче времени однократного срабатывания любого А 1Н-генератора. Вот почему этим методом удается следить не только за валовым процессом генерации Д ]), но и за его отдельными этапами. Иными словами, можно регистрировать перемещение заряда (Н+ или электрона) внутри молекулы белка-генератора. Этот подход важен для понимания механизма генерации А 1Н. Он особенно плодотворен в тех системах трансформации энергии, которые могут быть очень быстро приведены в действие. Таковы светозависимые Д лН-генераторы. [c.33] Система протеолипосомы — коллодиевая пленка , первоначально разработанная для изучения бактериородопсина, была затем использована при исследовании целого ряда других мембранных преобразователей энергии. [c.34] Вернуться к основной статье