Сукцинат в митохондриях

Сукцинатдегидрогеназа (КФ 1.3.99.1) принадлежит к типичным ферментам, прочно связанным с внутренней мембраной митохондрий. Сукцинатдегидрогеназа, способная к реконструкции, представляет собой белок (м. м. ок. 100 000 Да), содержащий в своем составе флавинадениндинуклеотид, ковалентно связанный с полипептидом, 8г-атомов негемового железа и 8г-моль сульфида, освобождающегося при подкис-лении среды. Белок катализирует окисление сукцината искусственны- [c.415]

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]

Сукцинат калия — 1 М раствор, pH 7,4. Для митохондрий скелетной мышцы при использовании сукцината в среду инкубации добавляют ротенон в концентрации 2,5-10 М. [c.464]

Окислительно-восстановительные потенциалы каждого переносчика увеличиваются по мере приближения к кислороду, так что электроны, отщепленные от субстратов соответствующими дегидрогеназами, переносятся к кислороду термодинамически самопроизвольно. Внутренняя мембрана митохондрий содержит полную дыхательную цепь с двумя дегидрогеназами (сукцината и НАДН). Известно несколько специфических ингибиторов переноса электронов. [c.435]

РИС. 9-1. Последовательность реакций р-окисления. Слева окисление СоА-производных жирных кислот справа окисление сукцината. Обе последовательности реакций протекают внутри митохондрий эукариотических клеток и катализируются специфическими ферментами по-видимому, все эти ферменты (за одним исключением) растворены в митохондриальном матриксе. FAD означает особый вид FAD-производного, обнаруженного в сукцинат-дегидрогеназе (гл. 8, разд. И, 3) этот фермент прочно связан с внутренней митохондриальной мембраной. [c.309]

Частные реакции цикла можно изучать на изолированных митохондриях или митохондриальных фрагментах, однако изолированные митохондрии не способны окислять все субстраты цикла Кребса. Этот поразительный факт, но-видимому, является следствием удаления митохондрий из естественного для них клеточного окружения. Митохондрии из мышц насекомых и из сердца голубя непроницаемы для большинства субстратов цикла Кребса. Митохондрии печени легко окисляют сукцинат, хуже пируват и а-кетоглутарат и почти совсем не окисляют малат. Тот факт, что при добавлении малоната ингибируется окисление а-кетоглутарата, свидетельствует о том, что процесс окисления идет через образование сукцината. Митохондрии животных не окисляют добавленный НАД-Нг. Растительные же митохондрии, нанример митохондрии из картофеля, батата, маша и цветной капусты, интенсивно окисляют наряду с сукцинатом и малатом НАД-Нг, причем при наличии контроля дыхания со стороны АДФ [96] (Сайкс и Боннер мл., 1965, неопубликованные данные). Остальные субстраты цикла Кребса окисляются медленно или совсем не окисляются. Эти факты можно истолковать по-разному. Во-первых, можно предполагать, что в процессе выделения митохондрий произошло изменение проницаемости их мембран. Согласно второму предположению, при выделении митохондрий и последующей промывке могут вымываться пермеазы. Третье предположение сводится к тому, что не все реакции цикла Кребса происходят в митохондриях. Наконец, не исключена возможность, что в изолированных митохондриях цикл Кребса подавлен. Две первые точки зрения не имеют пока никакой экспериментальной основы. Некоторые косвенные данные, подтверждающие третье предположение, делают его заслуживающим пристального внимания. Наконец, четвертая [c.59]

Рис. 96. Кривые Аррениуса для окисления сукцината митохондриями из печени крысы (/) и из печени радужной форели (//).

Скорости потребления кислорода определяют полярографически (с. 480), используя в качестве субстратов сукцинат и глутамат. Ячейку полярографа заполняют 2 мл среды инкубации (см. выще), погружают электроды и в реакционную смесь вносят 0,08—0,10 мл густой суспензии митохондрий. Через 1 мин добавляют в смесь субстрат окисления (5 мМ) и через 1—2 мин вносят динитрофенол (50—100 мкМ). Каждую пробу повторяют дважды. Рассчитанные скорости дыхания представляют в виде таблицы [c.420]

Второй углерод, отщепляемый от цитрата, также уходит в форме СОг В результате окислительного декарбоксилирования а-кетокислоты, кетоглутарата (а-оксоглутарат, гл. 8, разд. К, 2). Чтобы завершить цикл, остается перевести четырехуглеродную сукцинильную группу сукцинил-СоА снова в оксалоацетат. Это осуществляется в результате двух стадий окисления. Сначала происходит превращение сукци-нил-СоА в свободный сукцинат (стадия е), а затем проходят реакции -окисления (стадии ж — и на рис. 9-2, см. также рис. 9-1). На стадиях д VI е происходит субстратное фосфорилирование (последовательность реакции S7B, рис. 8-19) [15]. Сукцинил-СоА представляет собой высокоэнергетический неустойчивый тиоэфир если бы стадия е сводилась к простому гидролизу тиоэфира, это означало бы бесполезную потерю энергии. Поэтому расщепление тиоэфира идет сопряженно с синтезом АТР (у соИ и высших растений) или GTP (у млекопитающих). Некоторое количество сукцинил-СоА, образовавшегося в митохондриях, используется иным путем, например так, как показано в уравнении (9-8). [c.319]

Проба 6. В среду 1, содержащую рутениевый красный, добавляют митохондрии, сукцинат, СаСЬ, АДФ и 2,4-динитрофенол. Убеждаются в том, что рутениевый красный полностью блокирует активный транспорт Са2+ и не влияет на окислительное фосфорилирование. [c.453]

В кювету рН-метра со средой, содержащей 10 мМ сукцинат и 5 мкМ ротенон, в которую погружены электроды, добавляют порцию митохондрий (3—4 мг белка) и регистрируют стационарную концентрацию ионов Н+. Через 1 мин (когда вызванные добавлением митохондрий изменения pH среды прекратятся) в кювету добавляют 20 мкМ Са + и регистрируют закисление среды до нового стационарного значения pH. После этого в кювету добавляют 1—2 раза 50— 100 мкМ НС1 или КОН для калибровки шкалы. Проводят серию ана- [c.454]

В настоящей задаче предлагается изучить пути превращения экзогенного сукцината при его окислении в митохондриях печени крысы в [c.460]

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]

Присутствие Са + в окружающей среде не влияет на процесс окислительного фосфорилирования. В этом убеждает следующей опыт. К митохондриям, инкубируемым в среде с сукцинатом, добавляют 10 М рутениевый красный. Из-за инактивации системы транспорта Са + последующее добавление катиона не вызывает обратимой активации дыхания. Добавление АДФ в таких условиях (весь добавленный Са + остается в среде инкубации) приводит к активации дыхания, степень которой не отличается от контроля (сравни с первой пробой). [c.478]

Синтез АТР в митохондриях сильно ингибируется олигомицином. Однако имеются и, такие процессы, которые, потребляя энергию из цепи переноса электронов, в то же время нечувствительны к олигомицину. К таким процессам относится ионный транспорт через митохондриальную мембрану и другой энергозависимый процесс — обращенный поток электронов от сукцината к ЫАО+ (разд. Д,7). В обоих случаях олигомицин не оказывает никакого действия, однако динитрофенол и другие разобщающие агенты блокируют оба процесса. Все эти факты станут понятными, если предположить, что в присутствии олигомицина синтезируется высокоэнергетическое промежуточное соединение а обращенный поток электронов и перекачка ионов могут идти за счет свободной энергии гидролиза этого соединения без образования АТР. Динитрофенол разобщает все реакции, вызывая гидролиз Х- , а олигомицин воздействует только на синтез АТР. Эти наблюдения объясняются также гипотезой Митчелла, согласно которой ионный транспорт предшествует синтезу АТР. [c.422]

Наиболее детально вопрос о распределении биохимических процессов между клеточными органеллами изучен на примере митохондрий. Главным назначением митохондрий является окислительное фосфорилирование. В митохондриях происходят такие процессы, как цикл трикарбоновых кислот, окисление жирных кислот, собственно окислительное фосфорилирование и некоторые другие превращения, о которых будет сказано ниже. Системы, осуществляющие перечисленные процессы, распределены между различными отделами митохондрий. Так, комплекс белков, осуществляющих перенос электронов от NAD-Н к молекулярному кислороду и сопряженное фосфорилирование АДФ, полностью вмонтирован во внутреннюю митохондриальную мембрану. Цикл трикарбоновых кислот функционирует в митохондриальном матриксе, за исключением стадии дегидрирования сукцината, которое осуществляется с помощью сукцинат дегидрогеназы, также входящей в состав внутренней мембраны. Пируватдегидрогеназный комплекс и система ферментов, катализирующих окисление жирных кислот, поставляющие ацетил-СоА в цикл трикарбоновых кислот, целиком сосредоточены в матриксе. [c.433]

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]

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]

Одним из компонентов дыхательной цепи митохондрий является коэнзим Q, или убихинон. Это соединение способно к редокс-превраще-ниям и присутствует в митохондриях в количествах, более чем на порядок превышающих содержание ферментов дыхательной цепи. Коэнзим Q акцептирует электроны от дегидрогеназ, локализованных во внутренней мембране митохондрий (сукцинат- и НАДН-дегидроге-назы), и передает их комплексу III (с. 415). Согласно хемиосмоти-ческой гипотезе Митчела, в процессе редокс-превращений коэнзим Q осуществляет векторный перенос протонов через мембрану в так называемом Q-цикле . Реакция переноса электронов и протонов с участием коэнзима Q в комплексе III сопровождается высвобождением энергии, достаточной для синтеза одной молекулы АТФ. [c.421]

Перенос электронов по дыхательной цепи митохондрий приводит к аккумуляции энергии окислительно-восстановительных реакций в виде АТФ. Протекание эндергонической реакции синтеза АТФ из АДФ и Ф ( 10 ккал/мол) возможно за счет экзергонической реакции окисления НАДН или сукцината кислородом. Механизмом, обеспечивающим сопряжение этих двух реакций, является АТФ-синтетазный комплекс, способный в определенных условиях катализировать гидролитический распад АТФ. Последняя реакция (АТФазная активность) служит удобным объектом для изучения механизма окислительного фосфорилирования. Схема, иллюстрирующая процесс образования и распада АТФ в митохондриях, приведена на рис. 60. [c.471]

Дыхательная цепь митохондрий представлена четырьмя дыхательными комплексами, катализирующими парциальные реакции окисления сукцината и НАДН кислородом (см. рис. 48, с. 415). В настоящее время установлено, что функционирование комплексов I, 1П и IV сопряжено с генерацией Изучение механизма функционирова- [c.438]

Проба содержит смесь растворов 2,5 мл 0,006 М трис-НС1 (pH 7,2), 0,03 мл 5-10- М ротенона, 0,03 мл 0,01 М ЭДТА, 0,03 мл антимицина А (среда инкубации № 2) и 0,3 мл 0,6 М сукцината аммония. В течение 2 мин после добавления митохондрий регистрируют оптическую плотность, затем добавляют 2 мМ (NH4)2HP04 и регистрируют падение оптической плотности еще 3 мин. Аналогичным образом ставят пробу с 0,6 М раствором малата аммония. [c.448]

Смешанное кислое брожение встречается не только у бактерий. Так, трихомонады, паразитические жгутиковые, относящиеся к типу простейших, тоже способны в анаэробных условиях превращать пируват в ацетат, сукцинат, СО2 и Н2. У этих организмов нет митохондрий, но имеются напоминающие микротельца частицы, названные гидрогеносома-ми, способные превращать пируват в ацетат, СО2 и Нг [39]. Фермент, катализирующий расщепление пирувата, по-видимому, не содержит ли-поата и, возможно, близок по свойствам пируват ферредоксин—оксидо-редуктазе клостридий [уравнение (8-66)]. В гидрогеносомах находится также активная гидрогеназа. [c.351]

Проба 2. В среду 1, содержащую 30 мкМ -хлормеркурибензоат (добавить непосредственно в кювету), добавляют митохондрии, сукцинат, СаСЬ (в концентрации приблизительно 400 мкМ), АДФ (300— 400 мкМ) и 50 мкМ 2,4-динитрофенол. Убеждаются в том, что л-хлор-меркурибензоат ингибирует аккумуляцию Са + и окислительное фосфорилирование, но не влияет на сукцинатоксидазную активность митохондрий. [c.452]

Проба 3. В среду 2, содержащую 30 мкМ п-хлормеркурибензоат добавляют митохондрии, сукцинат, СаСЬ и 2,4-динитрофенол, Убеждаются в том, что в присутствии ацетата п-хлормеркурибензоат не влияет на транспорт Са + и сукцинатоксидазную активность. [c.452]

Проба 4. В среду 1, содержащую п-хлормеркурибензоат, добавляют митохондрии, сукцинат, СаСЬ, 20 мМ ацетат, 2,4-динитрофенол (для быстрого исчерпания кислорода в среде). Убеждаются в том, что ацетат снимает вызванное п-хлормеркурибензоатом торможение транспорта Са2+. [c.453]

Проба 5. В среду 1, содержащую 1 мкМ рутениевый красный (добавить непосредственно в кювету), добавляют митохондрии, сукцинат и 2,4-динитрофенол. Убеждаются в отсутствии чувствительности сукцинатоксидазной активности митохондрий к рутениевому красному. [c.453]

К числу наиболее хорощо охарактеризованных эндергонических реакций митохондрий относятся наряду с окислительным фосфорилированием АДФ восстановление НАД+ сукцинатом, трансгидрогеназная реакция и перенос ионов Са + против концентрационного градиента. Изучение кинетических взаимоотнощений таких реакций при их одновременном протекании важно не только для понимания механизмов регуляции метаболизма митохондрий в целом, но и для выяснения механизмов, лежащих в основе любого из путей трансформации энергии в митохондриях. [c.469]

В первой части работы изучают влияние разобщителя на сукцинатоксидазную активность митохондрий. В кювету полярографа с 2 мл среды с 5 мкМ ротеноном после погружения в нее электродов и включения самописца добавляют 40—60 мкл суспензии митохондрий (4— 5 мг белка). Через 1—2 мин в кювету добавляют 5 мМ сукцинат и регистрируют дыхание митохондрий с постоянной скоростью на протяжении 1—2 мин. Добавляют 5 мкМ ДНФ и регистрируют дыхание до полного исчерпания кислорода в среде. В следующих пробах последовательно увеличивают концентрацию ДНФ до тех пор, пока дальнейшее увеличение ее не будет вызывать увеличения скорости дыхания. В прочносопряженных митохондриях насыщение сукцинатоксидазной активности обычно достигается в присутствии 50—100 мкМ ДНФ. Строят графическую зависимость скорости окисления сукцината в митохондриях от концентрации ДНФ (5—6 экспериментальных точек). [c.470]

Для проведения следующей части работы на полярографе подбирают максимальную концентрацию Са +, добавление которого к митохондриям в среде с сукцинатом вызывает обратимую активацию дыхания. Для прочносопряженных митохондрий печени крысы (4—5 мг белка в пробе) это составляет около 200—400 мкМ Са +. Дальнейшие измерения проводят на регистрирующем рН-метре. В ячейку рН-метра со средой инкубации и погруженными электродами добавляют последовательно митохондрии, сукцинат и выбранную концентрацию Са +. Регистрируют быстрое освобождение ионов Н+ (закисление среды) из матрикса в ответ на добавление Са +. После аккумуляции всего добавленного Са + изменения pH среды прекратятся и на фоне нового стационарного значения pH в суспензии добавляют 1—2 раза одинаковое количество титрованной НС1 или КОН для калибровки шкалы (конечная концентрация НС1 или КОН в используемых условиях должна составлять около IO М). Проводят серию аналогичных проб, содержащих увеличивающиеся концентрации ДНФ, и каждый раз регистрируют скорость закисления среды в процессе активного транспорта Са2+. Для полного торможения транспорта Са + в митохондриях диапазон концентрации ДНФ должен быть значительно (в 2—3 раза) расширен по сравнению с опытами по измерению сукцинатоксидазной активности. Делают 5—6 измерений и строят графическую зависимость скорости транспорта Са + от концентрации разобщителя (5—6 экспериментальных точек). [c.470]

Где же внутри митохондрии локализованы специфические Ф >ММ1 -ты Один из подходов к выяснению этого вопроса состоит в исследовании выхода ферментов из митохондрий. Некоторые ферменты легко выходят наружу в гипотонической среде. Другие освобождаются только при действии ультразвука, из чего следует, что они находятся в митохондриальном матриксе. Ряд ферментов, в том числе цитохромы и флавоиротеиды, действующие на сукцинат и NADH, настолько прочно связаны с митохондриальными мембранами, что могут быть солюбилизированы только после обработки детергентами. Согласно существующим представлениям, эти прочно связанные ферменты встроены во внутреннюю мембрану. [c.393]

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 В равным -1-0,03 В, тогда как пара р-оксибутират — ацетоацетат в отношении 1 1 зафиксирует Е на значении, равном =—0,266 В. Рассмотрим потенциал одного из цитохромов Ь, который Вильсон с сотрудни ками обозначали как Ьк. Для цитохрома к =0,030 В. Подставляя это значение в уравнение (10-12) и фиксируя Е = —0,266 В (уравновешивая цепь р-оксибутиратом и ацетоацетатом), получим, как читатель легко проверит сам, что в равновесии для цитохрома Ьк отношение [окисл.]/[восстан.] составит около Ю . Другими словами, в разоб-. щенных митохондриях в отсутствие Ог этот цитохром будет почти це-. ликом находиться в восстановленной форме. [c.407]

Представленная дыхательная цепь характерна для митохондрий и некоторых бактерий. В такой цепи протонными насосами , создающими ТЭП, являются НАД- и сукцинат дегидрогеназы, цитохром-с-редуктаза и цитохрооксидаза [c.175]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология