Митохондрия состояния

Железо функционирует как основной переносчик электронов в биологических реакциях окисления — восстановления [231]. Ионы железа, и Fe +, и Fe +, присутствуют в человеческом организме и, действуя как переносчики электронов, постоянно переходят из одного состояния окисления в другое. Это можно проиллюстрировать на примере цитохромов . Ионы железа также служат для транспорта и хранения молекулярного кислорода — функция, необходимая для жизнедеятельности всех позвоночных животных. В этой системе работает только Ре(П) [Fe(111)-гемоглобин не участвует в переносе кислорода]. Чтобы удовлетворить потребности метаболических процессов в кислороде, большинство животных имеет жидкость, циркулирующую по телу эта жидкость и переносит кислород, поглощая его из внешнего источника, в митохондрии тканей. Здесь он необходим для дыхательной цепи, чтобы обеспечивать окислительное фосфорилирование и производство АТР. Одиако растворимость кислорода в воде слишком низка для поддержания дыхания у живых существ. Поэтому в состав крови обычно входят белки, которые обратимо связывают кислород. Эти белковые молекулы способствуют проникновению кислорода в мышцы (ткани), а также могут служить хранилищем кислорода. [c.359]

Объектом исследования служат ферментные препараты высокой степени гомогенности, а также ферменты в составе фракций субклеточных структур. В связи с этим проводится анализ активности ферментов, находящихся в растворе, в ограниченном мембранами пространстве (межмембранном пространстве и матриксе митохондрий), в адсорбированном на мембранах состоянии, а также в качестве структурных компонентов мембран (плазматических мембран, саркоплазма-тического ретикулума). [c.329]

Поверхность полученного осадка митохондрий дважды ополаскивают 2 мл среды выделения для удаления верхнего рыхлого слоя, содержащего примесь саркоплазматического ретикулума. Внутренние стенки стакана осторожно подсушивают фильтровальной бумагой. К осадку добавляют среду выделения из расчета 0,05 мл на 2 г ткани для полярографических исследований или 0,4 мл — для манометрических. Осадок суспендируют с помощью пипетки и переносят в маленький центрифужный стакан, где митохондрии осторожно растирают пестиком до гомогенного состояния. [c.405]

Получают митохондрии печени крысы согласно описанию на с. 406. В кювету с постоянным перемещиванием, содержащую 3 мл среды инкубации, помещают К+ Чувствительный электрод и, установив перо самописца на середину шкалы, калибруют чувствительность прибора внесением 4—6 добавок раствора КС1 с точно известной концентрацией (по 20—30 мкМ). В другой пробе в среду инкубации вносят суспензию митохондрий (3—5 мг белка на 1 мл пробы), 5 мкМ ротенон и регистрируют в течение 1—2 мин концентрацию К+ во внешней среде. В пробу добавляют валиномицин (около 0,1 нмоль на 1 мг белка), измеряют концентрацию ионов К+ во внешней среде и рассчитывают скорость его диффузии в стационарном состоянии. Внесением 2,4-динитрофенола (100 мкМ) индуцируют выход ионов К+ во внешнюю среду. Содержание эндогенного К+ в митохондриях определяют добавлением к суспензии митохондрий в среде инкубации раствора детергента (тритон-Х-100) до конечной концентрации 0,1%- Изменения концентрации К+ в среде рассчитывают по калибровочной кривой. [c.444]

Отмытые и подсушенные с помош,ью кусочка фильтрова льной бумаги электроды полярографа осторожно опускают в кювету, заполненную 2 мл среды 1 (проба 1) до полного выхода пузырька воздуха. С помощью специального потенциометра устанавливают перо включенного самописца в исходное положение, соответствующее исходной концентрации кислорода в среде (в самописцах типа КСП-4 — в крайнее правое положение). Включают движение диаграммной ленты и, убедившись в отсутствии дрейфа, с помощью микропипетки добавляют в кювету 0,04—0,05 мл густой суспензии митохондрий (4—6 мг белка). В течение 40—60 с регистрируют медленное эндогенное дыхание и добавляют 0,02 мл сукцината (10 мМ), который вызывает небольшую стимуляцию дыхания. Через 40—60 с в кювету вносят раствор СаСЬ ( 100 мкМ). При этом дыхание сначала резко активируется, затем быстро снижается до исходного уровня. Добавку повторяют несколько раз до тех пор, пока стимуляция дыхания после каждого добавления сменяется четко выраженным торможением. Учитывая количество добавленного СаСЬ, оценивают его максимальную концентрацию, вызывающую обратимую стимуляцию дыхания. Для препарата интактных прочно сопряженных митохондрий (4—6 мг белка в кювете) эта концентрация обычно составляет 400—500 мкМ. В пробе 2 убеждаются в том, что выбранная концентрация СаСЬ вызывает обратимую стимуляцию дыхания с отчетливым выходом в контролируемое состояние. Для определения величины АДФ/О записывают следующую пробу. С этой целью в кювету со средой последовательно добавляют митохондрии, сукцинат и АДФ в концентрации от 300 до 400 мкМ (определение АДФ/О см. на с. 462). Проводят три аналогичных измерения с использованием в качестве субстрата окисления смесь глутамат—малат (по 5 мМ). В этом случае целесообразно уменьшить концентрацию добавляемого СаСЬ в 1,5—2 раза, а в среду инкубации предварительно добавить (непосредственно в кювету) 1 мМ НАД+ для предотвращения утечки эндогенных пиридиннуклеотидов. [c.452]

Исторически сложилось так, что состояние, характерное для митохондрий, инкубируемых с субстратом в аэробных условиях, называют состоянием 4 состояние с субстратом и АДФ в аэробных условиях — состоянием 3 . Эти обозначения широко используются в литературе. В соответствии с этим индексы при значении скоростей обозначены как 4 и 3. [c.463]

Проводят аналогичную серию опытов с различными концентрациями белка митохондрий, добавляя вместо разобщителя 200 мкМ АДФ. После превращения всей добавленной АДФ в АТФ и выхода в контролируемое состояние пробы заканчивают (анаэробиоз) добавлением АДФ или ДНФ. Полученные результаты представляют в виде графической зависимости скорости разобщенного дыхания (+ДНФ), скорости дыхания в состоянии 3 ( + АДФ), скорости фосфорилирования, отношения АДФ/О и ДК от концентрации белка митохондрий в пробе. [c.466]

Далее оценивают способность митохондрий аккумулировать добавленный Са2+. С этой целью в кювету, содержащую митохондрии и сукцинат, последовательно добавляют небольшие количества Са2+ (по 50—100 мкМ) и регистрируют кратковременную активацию дыхания, сменяющуюся переходом в контролируемое состояние (замедление дыхания вследствие поглощения добавленного Са2+). Добавление Са2+ прекращают, когда очередная порция Са + приводит к развивающейся во времени спонтанной активации дыхания. [c.477]

После выхода митохондрий в контролируемое состояние делают повторную добавку АДФ. Проводят аналогичные записи с пробами, содержащими 2,5, 5, 10, 15 и 20 мМ креатина. [c.480]

Состояния жестко сопряженных митохондрий [c.405]

ТИМ, ЧТО этн определения относятся только к митохондриям с жестким сопряжением. Такие митохондрии, находясь в состоянии активного фосфорилирования (состояние 3), далее самопроизвольно переходят в Состояние 4, в котором весь ADP уже превратился в АТР. [c.405]

Идеи относительно конформационного сопряжения синтеза АТР и переноса электронов становятся еще более привлекательными, если мы вспомним, что АТР используется в мышцах для совершения механической работы. В этом случае гидролиз АТР сопряжен с относительным движением белковых компонентов мышцы (дополнение 10-Е). Не правомерно ли предположить, что образование АТР в свою очередь происходит в результате движения белковых компонентов, индуцированного в митохондриальной мембране Весьма резкое изменение формы митохондрии, сопровождающее переход между состоянием 4 (недостаток ADP) и состоянием 3 (активное дыхание), навело некоторых исследователей на мысль о том, что фосфорилирование неразделимо связано с конформационными изменениями в мембранных белках [94]. Аналогичные рассуждения применимы к фосфорилированию В хлоропластах [95]. [c.414]

Для получения из биологического материала белков в чистом, гомогенном, состоянии применяют различные детергенты, способствующие расщеплению белок-липидных комплексов и разрыву белок-белковых связей . В частности, для освобождения белков (ферментов), прочно связанных с биомембранами митохондрий или других субклеточных структур, применяют тритон Х-100, додецилсульфат натрия и дезоксихолат натрия. [c.24]

Содержание АТФ и креатинфосфата в клетке резко снижается в результате нарушения окислительного фосфорилирования в митохондриях. Одно из первых проявлений этого состояния—нарушение мембранной проницаемости. Нарушение целостности мембран способствует выходу из клетки ионов, в том числе ионов К, а также ферментов. Дефицит энергетических ресурсов и нарушение ионного состава, существенные изменения различных мембранных резервуаров , обеспечивающих контроль за уровнем внутриклеточного кальция, обусловливают торможение функциональной активности мышечных клеток и их постепенную гибель. В этот же период выявляются изменения состава белков миокарда (резкое снижение содержания миофибриллярных белков и накопление белков стромы). Нарушение обмена углеводов, белков и липидов (свободные жирные кислоты не окисляются, а преимущественно включаются в триглицериды) при инфаркте миокарда находит отражение в жировой инфильтрации сердечной мышцы. [c.660]

Митохондрии обладают высоким сродством к АДФ, они продолжают фосфорилирование АДФ до тех пор, пока не будет достигнута высокая величина отношения АТФ/АДФ. Для количественной оценки энергетического состояния клетки Д. Аткинсоном введен расчет энергетического заряда системы АТФ—АДФ—АМФ по уравнению [c.202]

При работе с изолированными компонентами дыхательной цени отсутствуют четкие функциональные критерии очистки (общая и удельная активности). Любой компонент дыхательной цепи (кроме первых, реагирующих с НАДН или сукцинатом, и последнего, реагирующего с кислородом) катализирует бисубстратную реакцию, в которой в качестве субстрата-донора и субстрата-акцептора электронов участвуют йелки, не полученные в индивидуальном состоянии. В такой ситуации единственным строгим критерием активности компонента, полученного в результате фракционирования, может слул<ить реконструкция. Для ее осуществления в идеальном случае необходимо было бы иметь, во-первых, препарат внутренних мембран митохондрий, специфически и полностью лишенный одного из компонентов, и, во-вторых, растворимый очищенный препарат этого компонента. Смешивание этих препаратов в этом случае должно приводить к появлению сукцинат-, или НАДН-оксидазной активностей, количественно соответствующих исходному нативному препарату дыхательной цепи. К сожалению, такая реконструкция в настоящее время осуществлена лишь в отношении цитохрома с и частично — сукцинатдегидрогеназы. Стандартным подходом, сыгравшим главную роль во фракционировании дыхательной [c.414]

При одновременном добавлении АДФ и Са + в аэробную суспензию энергизованных митохондрий окислительное фосфорилирование не происходит до тех пор, пока весь добавленный Са + не поглотится внутрь митохондрий. Это свидетельствует об отсутствии простой конкуренции между процессами и не может быть удовлетворительно объяснено различиями кинетических параметров исследуемых эндергонических реакций. Ясное понимание таких взаимоотнощений может быть получено при анализе энергетического состояния митохондрий (величины трансмембранного потенциала) при их взаимодействии с АДФ и ионами Са +. [c.469]

Для изучения ингибирующего действия Са + на процесс окислительного фосфорилирования к инкубируемым в присутствии сукцината митохондриям добавляют различные (увеличивающиеся в каждой следующей пробе) количества Са2+. После аккумуляции катиона и перехода в контролируемое состояние в пробы добавляют 200 мкМ АДФ и регистрируют скорость окислительного фосфорилирования в нагруженных Са2+ митохондриях. В специальных опытах убеждаются в том, что накопление Са + не приводит к уменьшению сукцинатоксидазной активности митохондрий. С этой целью к инкубируемым в среде с сукцинатом и нагруженным различными количествами Са + митохондриям [c.477]

Марганец является компонентом вишнево-красной супер-оксиддисмутазы из Е. соИ [уравнение (8-61) см. также дополнение 10-3]. Этот фермент с мол. весом 40 000 содержит два атома Мп(1П). Аналогичные ферменты были выделены из митохондрий куриной печени и из дрожжей. Дрожжевой фермент представляет собой тетрамер каждая субъединица с мол. весам 24 000 содержит один атом связанного марганца ". Белок, известный под названием авиманганина, по-ви-димому, является неактивной формой куриного фермента. Интересно, что цитоплазматические супероксиддисмутазы из тех же источников являются u-Zn-ферментами (дополнение 10-3)Д. Ионы марганца в супероксиддисмутазах в ходе катализа реакции, описываемой уравнением (8-61), как полагают, совершают переходы между состояниями окисления II и III. То же, вероятно, относится к содержащему марганец белку (или нескольким таким белкам) в хлоропластах [урав- [c.52]

Выделение. Одии из первых этапов выделения Б,-получение соответствующих органелл (рибосом, митохондрий, ядер, цитоплазматич. мембраны) с помощью дифференциального центрифугирования. Далее Ь переводят в растворимое состояние путем экстракции буферными р-рами солей и детергентов, иногда-неполярными р-рителями. Затем применяют фракционное осаждение неорг. солями [обычно (N 14)2804], этанолом, ацетоном или путем изменения pH, ионной силы, т-ры. Для предотвращения денатурации работу проводят при пониж. т-ре (ок. 4°С) с целью исключения протеолиза используют ингибиторы протеаз, нек-рые Б. стабилизируют полиоламн, иапр. глицерином. Дальнейшую очистку проводят по схемам, специально разработанным для отдельных Б. илн группы гомологичных Б. Наиб, распространенные методы разделения-гель-про-никающая хроматография, ионообменная и адсорбц. хроматография эффективные методы-жидкостная хроматография высокого разрешения и аффинная хроматография. [c.250]

Сконструированный Чансом двухволновой спектрофотометр позволяет легко наблюдать состояние окисления или восстановления данного переносчика в митохондриях [68]. Этот метод в сочетании с использованием специфических ингибиторов (некоторые из них указаны на рис. [c.398]

Значение АС для окисления кислородом 1 моль NADH (при давлении 1 атм) равно —219 кДж (табл. 3-7). В тканях давление Ог равно атм, и ДС составляет —213 кДж. Однако, когда эта реакция сопряжена с синтезом трех молекул АТР (АС = = -1-34,5 кДж-моль ), изменение свободной энергии в суммарной реакции становится равным —ПО кДж-моль . Величина по-прежнему остается сильно отрицательной. Однако мы должны помнить, что концентрации АТР, ADP и Pi могут быть далеки от соотношения 1 1 1, которое подразумевается при расчете изменений стандартной свободной энергии. Интересный эксперимент состоит в том, чтобы предоставить окислительному фосфорилированию возможность идти до тех пор, пока митохондрии не достигнут состояния 4, а затем измерить возникающее соотношение действующих масс [ATP]/[ADP] [Pi]. Выражаемая таким образом степень фосфорилирования ) (см. дополнение [c.406]

По значениям митохондриальные переносчики разбиваются на четыре изопотеициальиые группы с потенциалами —0,30, 0, 0,22 и / 0,39 В (табл. 10-6). Когда жестко сопряженные митохондрии переходят в состояние 4 (низкое содержание ADP, высокое содержание АТР, присутствие Ог, но низкая скорость дыхания), наблюдаемые потенциалы изменяются. У самой низкой изопотенцнальной группы, включающей NAD+/NADH, потенциал снижается до —0,38 В, что соответствует состоянию восстановления переносчиков слева от первого участка фосфорилирования на рис. 10-И. Группы 2 и 3 остаются вблизи их Потенциалов средней точки —0,05 и +0,26 В. В этих условиях разность потенциалов между последовательными группами переносчиков составляет 0,32 В, чего вполне достаточно для образования одной молекулы АТР на каждую перенесенную пару электронов, при отношении i p 10 М [уравнение (10-13)]. [c.409]

Следующая стадия называется сукцинатдегидрогеназной. Акцептором водорода в данной реакции является ФАД. Поскольку он постоянно связан с белковой частью, то сукцинатдегидрогеназу (СДГ) часто называют флаво-протеином. Особенностью СДГ является абсолютная стереоспецифичность при отщеплении атомов водорода только в трянс-положении, в результате образуется только транс-изомер - фумаровая кислота. Другая особенность СДГ - связь с мембранами митохондрий, в то время как остальные ферменты ЦТК находятся в растворенном состоянии в митохондриальном матриксе. [c.84]

Координирующая роль мембран состоит в том, что многие ферменты активны только в связанном с мембранами состоянии (мембраны создают своеобразный биологический конвейер ). Поэтому, важна также векторная роль мембран в действии ферментов. Примерами могут быть процессы фотосинтеза трансформация энергии и биосинтез органических веществ протекает на мембранах как высокоорганизованный процесс дыхание и окислительное фосфолирование в мембранах митохондрий, а также всасывание и переваривание пищи, возникновение и передача импульсов в нервной системе, работа органов чувств, работа сердца, сокращение мышц. [c.108]

Из митохондрий млекопитающих Г72а] и из выращенной в анаэробных условия культуры Е. соИ [726] были выделены соответствующие ферменты в частично очищенном состоянии. Фермент нз митохондрий функционирует в присутствии молекулярного кислорода, а в случае фермента из Е. соИ конечным акцептором электронов является фумарат. [c.658]

Как видно, за один оборот цикла, состоящего из восьми ферментативных реакций, происходит полное окисление ( сгорание ) одной молекулы ацетил-КоА. Для непрерывной работы цикла необходимо постоянное поступление в систему ацетил-КоА, а коферменты (НАД и ФАД), перешедщие в восстановленное состояние, должны снова и снова окисляться. Это окисление осуществляется в системе переносчиков электронов в дыхательной цепи (в цепи дыхательных ферментов), локализованной в мембране митохондрий. Образовавщийся ФАДН, прочно связан с СДГ, поэтому он передает атомы водорода через KoQ. Освобождающаяся в результате окисления ацетил-КоА энергия в значительной мере сосредоточивается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Из 4 пар атомов водорода 3 пары переносят НАДН на систему транспорта электронов при этом в расчете на каждую пару в системе биологического окисления образуется 3 молекулы АТФ (в процессе сопряженного окислительного фосфорилирования), а всего, следовательно, 9 молекул АТФ (см. главу 9). Одна пара атомов от сукцинатдегидрогеназы-ФАДН, попадает в систему транспорта электронов через KoQ, в результате образуется только 2 молекулы АТФ. В ходе цикла Кребса синтезируется также одна молекула ГТФ (субстратное фосфорилирование), что равносильно одной молекуле АТФ. Итак, при окислении одной молекулы ацетил-КоА в цикле Кребса и системе окислительного фосфорилирования может образоваться 12 молекул АТФ. [c.349]

Первая (1), анаэробная, стадия характеризуется образованием альдегида, аммиака и восстановленного фермента. Последний в аэробной фазе окисляется молекулярным кислородом. Образовавшаяся перекись водорода далее распадается на воду и кислород. Моноаминоксидаза (МАО), ФАД-содержащий фермент, преимущественно локализуется в митохондриях, играет исключительно важную роль в организме, регулируя скорость биосинтеза и распада биогенных аминов. Некоторые ингибиторы моно-аминоксидазы (иираниазид, гармин, иаргилин) используются ири лечении гипертонической болезни, депрессивных состояний, шизофрении и др. [c.446]

Фазово-контрастная микроскопия показывает, что митохондрии живых клеток испытывают изменения размеров и формы, связанные с дыханием. Происходят циклы набухания и сокращения двух типов. Обратимый цикл малой амплитуды, в котором объем меняется на 1—2%, наблюдается у всех видов митохондрий in vitro. Набухание происходит в отсутствие АДФ в состоянии покоя. При добавлении АДФ происходит сокращение и окислительное фосфорилирование АДФ. Цикл блокируется разобщителями окислительного фосфорилирования. [c.431]

Грин и Джи (1972) предложили электромеханохимическую модель структуры и функции митохондрий. Элементарные частицы митохондрий (ЭЧМ) предполагаются существующими в основном неэнергизованном и в возбужденном энергизованном состояниях. Свободная энергия данного состояния слагается из химической, электрической и механической энергий. Взаимное превращение этих вкладов определяется ЭКВ. Конкретная модель Грина и Джи имеет, однако, гипотетический характер. [c.439]

На основе теории релаксационных конформационных переходов Блюменфельд в последние годы провел экспериментальные исследования синтеза АТФ в биологических мембранах — как в митохондриях, так и в тилакоидах (см. гл. 14). Показано, что АТФ синтезируется из АДФ и фосфата при скачкообразном повышении pH среды от 5 до 9. Это можно трактовать не как результат создания трансмембранного градиента pH, а как следствие возникновения неравновесных состояний АТФ-азы и других белков в цепях электронного транспорта н/или целой тила-копдной мембраны благодаря диссоциации определенных кислот- [c.440]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология