АТФазы структура

Особое место среди них занимают ионные насосы (транспортные АТФазы) — белки, способные за счет энергии гидролиза АТФ переносить одно- и двухвалентные катионы (или анионы) через клеточные и внутриклеточные мембранные структуры против градиента концентрации. Так, Са-АТФаза саркоплазматического ретикулума (СР) регулирует процессы сокращения-расслабления в мышцах разных типов, аккумулируя Са2+ из цитоплазмы внутрь СР. [c.358]

П. Митчелл высказал предположение, что система переноса электронов и протонов и переносящая протоны АТФаза возникли независимо друг от друга и, вероятно, неодновременно как разные способы генерации Арн+, необходимого для обеспечения энергией процесса избирательного транспорта питательных веществ в клетку. Последующая встреча обеих систем в клетке положила начало сопряжению процессов транспорта электронов и фосфорилирования в результате обращения работы АТФазы. Это сделало возможным запасание свободной энергии окисления в молекулах АТФ. Близкий состав и аналогичная структура энергопреобразующих мембран, большое сходство механизмов сопряжения у разных групп прокариот и эукариот указывают на то, что возникшая на раннем этапе эволюции система сопряжения электронного транспорта и фосфорилирования была использована всеми организмами без принципиальных изменений. [c.348]

Миозин, будучи АТФазой, относится к числу так называемых энергопреобразующих ферментов, так как при его непосредственном участии осуществляется трансформация энергии химических связей в механическую работу. Для ферментов такого типа характерна тесная связь катализа с конформационными перестройками. За счет этога возможна регуляция активности фермента путем воздействия на группы, не входящие непосредственно в активный центр, а также при воздействии на него веществ, влияющих на конформацию белка. Совершенно очевидно, что субстрат (АТФ) должен в большинстве случаев оказывать защитное действие, стабилизируя структуру в области активного центра. [c.398]

Актин является глобулярным белком с молекулярной массой 42 ООО. В таком виде его называют С-актином. Однако он обладает способностью полимеризовать-ся, образуя длинную структуру, называемую /-актином. В такой форме актин способен взаимодействовать с головкой миозина, причем важной чертой этого взаимодействия является его зависимость от присутствия АТФ. При достаточно высокой концентрации АТФ комплекс, образованный актином и миозином, разрушается. После того как под действием миозиновой АТФазы произойдет гидролиз АТФ, комплекс снова восстанавливается. Этот процесс легко наблюдать в растворе, содержащем оба белка. В отсутствие АТФ в результате образования высокомолекулярного комплекса раствор становится вязким. При добавлении АТФ вязкость резко понижается в результате разрушения комплекса, а затем начинает постепенно восстанавливаться по мере гидролиза АТФ. Эти взаимодействия играют важную роль в процессе мышечного сокращения. [c.435]

Структурная основа различий между этими вариантами неизвестна в пользу их существования говорят пока только кинетические данные. Данные об общей структуре АТФаз дают основание думать, что в основе образования функциональных вариантов могут лежать какие-то изменения в ферментном белке или связанном с ним липиде, необходимом для ферментативной активности. [c.150]

Это обстоятельство явилось причиной проведения серии опытов по выяснению влияния длительности воздействия тритона Х-100, трис-дезоксихолата, додецилсульфата натрия и дигитонина на активирование Mg " "-, Na -, К -АТФазы в различных клеточных структурах микросомах, миелине, синаптосомах. На рис. 4—6 представлены графики зависимости активности Mg -, Na -, К -АТФазы всех трех изучаемых фракций от длительности воздействия активирующих концентраций указанных ПАВ. [c.122]

На следуюш ем этапе цикла происходит изменение сродства Са2+-связываюш их центров к ионам Са одновременно с изменением характера связи фосфатной группы с ферментом. Энергия, ранее сосредоточенная в макроэргической фосфатной связи комплекса Р, расходуется на изменение константы связывания ионов Са с ферментом. Как и в случае Ма , К -АТФазы, изменение сродства обусловлено, по-видимому, изменением расположения полярных групп, образуюш их координационные связи с Са . Вследствие происшедшего изменения пространственной структуры фермента ионы Са получают доступ во внутреннее пространство мембранных пузырьков и выбрасываются во внутренний объем. Константа связывания Са + при образовании стабильной фосфорилированной формы фермента уменьшается от 10 до 10 М-1. [c.157]

Комплекс Fq может рассматриваться как вращающийся ансамбль субъединиц с 9-12 остановками, позволяющий прерывать поток протонов. Временное связывание протонов может осуществляться остатком A n-6L на каждой субъединице. Каждый поворот у-субъединицы внутри комплекса (или ансамбля азРз-субъединиц вокруг субъединицы у) происходит в соответствии с тем, заполнено ли гидролитическое место АТР или ADP и Р. Эти конформационные изменения (механические изменения структуры) обеспечивают перенос 3-х или 4-х протонов через мембрану на каждый третий этап цикла. Связывание, гидролиз и освобождение АТФ и АДФ в Fq-Fi АТФазе зависит от величин и геометрии расположения заряда в активном месте. [c.224]

Рис. 33. Структура ингибиторов эндоплазматических Са " -АТФаз.

Способность к движению — одно из характерных свойств всех живых организмов, начиная от простейших и кончая самыми сложными. Сокраш ение разных мышц и движение листьев растений, биение ресничек и движение жгутиков, деление клеток и движение протоплазмы — все эти разнообразные формы проявления двигательной активности имеют обш ую черту — превраш ение химической энергии, освобо-ждаюш ейся при гидролизе АТФ, в механическую. Белковые структуры, участвую-ш ие в гидролизе АТФ и генерации силы, — это либо миозин и актин, либо кинезин (или динеин) и тубулин. При мышечном сокраш ении механическая работа осуш е-ствляется организованными в надмолекулярные структуры ферментом — АТФазой миозина — и актином. Регулятором двигательной активности в мышцах является кальций. В немышечных клетках, наряду с кальциевой, по-видимому, суш ествуют и другие способы регуляции. Выяснение молекулярных механизмов генерации силы, трансформации химической энергии гидролиза АТФ в механическую работу, а также механизмов регуляции этих процессов является основной задачей биофизики биологической подвижности. Наибольшие успехи в этом направлении достигнуты при исследовании наиболее организованных поперечно-полосатых мышц позвоноч- [c.225]

Возникает вопрос о причинах нелинейности температурной кривой активности Н -АТФазы в диапазоне 5—40 , в частности, о природе перегиба при 16—18. Наличие подобного перегиба на графиках температурной зависимости ферментативных процессов рассматривается как результат конформационного перехода ферментной системы в состояние соответственно с низкой или высокой каталитической активностью [28, 116, 583]. При этом триггером такого конформационного перехода в случае мембраносвязанных ферментных систем нередко выступают термотропные изменения в структуре их липидного окружения [116, 612]. Поскольку транспортная Н+-АТФаза плазмалеммы высших растений является мембраносвязанной ферментной системой, причем весьма чувствительной к состоянию липидного окружения [196, 342, 460, 511, 513, 617], можно было предполагать, что причиной перегиба при 16—18 на температурной кривой ее активности у тыквы является конформационный переход, инициированный структурной перестройкой мембранных липидов. В пользу такого,предположения косвенно свидетельствовал показанный в опытах с постепенным охлаждением и последующим нагреванием в интервале 23—11 гистерезис температурной зависимости Ер клеток стебля тыквы [211], сопровождавшийся несовпадением температур перегиба на кривых для этапов охлаждения и нагревания (см. рис. 16). [c.70]

В механизме мышечного сокращения важное значение имеют еще два белка-тропомиозин и тропонин. Молекула первого (мол. м. 67 тыс.) полностью построена из а-спиралей и состоит из идентичных по первичной структуре фрагментов, содержащих по 42 аминокислотных остатка. В бессолевой среде тропомиозин полимеризуется, образуя вязкую структуру, обладающую двойным лучепреломлением. При взаимод. с F-актином молек) ла тропомиозина укладывается в бороздки, образованные двойной спиралью актина. Молекула тропонина представляет собой комплекс, состоящий из трех белков,-тропонина Т (мол. м. 37 тыс.), тропонина I (мол. м. 25 тыс.) и тропонина С (мол. м. 20 тыс.). Тропонин I-ингибитор актомиозиновой Mg-АТФазы, тропонин С способен к связыванию ионов Са , тропонин I связывается с актином, тропонин Т с тропо-миозином. [c.93]

АТФазный комплекс включает растворимую АТФазу (фактор р1), где происходит синтез АТФ, и мембранную часть (фактор Ро), где формируется протонный канал. По этому каналу протоны поступают в гидрофобную область к активному центру, а затем оттуда в воду по другую сторону мембраны. Конкретный механизм переноса протонов до конца неясен, но, вероятно, он представляет собой эстафетную передачу протона по донорно-акцепторным группам аминокислот (арг, тир, глу). Фактор р1 является полуфункциональным белком, включает несколько субъединиц и обладает сложной четвертичной структурой. Работа АТФазы сопровождается кооперативными конформационными перестройками, затрагивающими четвертичную структуру. Каким же образом [c.166]

Структура, функциональные и некоторые физикохимические свойства Na , Ю -АТФазы [c.35]

Считают, что структурной единицей Ка , К -АТФазы является димер (ар)2, а минимальной функциональной единицей — (а(З)-протомер (или а-субъединица). Олигомерный ансамбль ((аР)2-димер) АТФазы поддерживается в основном за счет взаимодействий а-субъединиц с цитоплазматической стороны в районе АТР-связывающ их центров, что обеспечивает стабильность четвертичной структуры, необходимой для проявления функциональной активности белка. Вместе с тем с функциональной точки зрения каждая а-субъединица в стабилизированном состоянии обладает полной гидролитической и транспортной активностью. Однако вопрос о биологической роли олигомеров фермента, образуемых в мембране, изучен далеко не полностью. По-видимому, наличие олигомерной структуры Ка , -АТФазы обеспечивает возможность реализации гибких механизмов , контролирующ их активность мембраносвязанного фермента (см. раздел 2.3.3). [c.46]

На примере миозиновой АТФазы рассматривается случай химической модификации с помощью некоторых сульфгидрильных реагентов, доказывается участие SH-rpynn в регуляции активности миозина (SH-группы непосредственно в активный центр этого фермента не входят), а также устанавливается важная роль гидрофобных взаимодействий в осуществлении регуляторного влияния на АТФазную активность миозина. Демонстрируется также стабилизирующее действие АТФ на структуру активного центра миозина. [c.398]

Биологические мембраны представляют собой динамическую структуру, компоненты которой подвержены быстрому метаболизму. Благодаря этому липвдное окружение мембранных белков обладает способностью в соответствии с изменением условий функционирования изменять свои физикохимические свойства упаковку, микровязкость, латеральную подвижность компонентов в бислое и т.д. Подавляющее больщинство мембранных белков функционирует в составе олигомерных ансамблей, например в дыхательной цепи митохондрий. Транспортные белки также организуют ассоциаты в бислое димеры (Са -АТФаза), тетрамеры (Ка /К -АТФаза) или даже более высокоорганизованные надмолекулярные комплексы. [c.316]

Среди других ион-транспортирующих АТФаз наиболее хорошо изучена Са" " "- АТФаза мембран саркоплазматицеского ретикулума. В 1985 г. Д. Мак-Кленоном с сотр. установлена полная первичная структура этого фермента. Он состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 997 аминокислотных остатков, и весьма близок по структурной организаиии и функциональным параметрам к [c.627]

Как показали тщательные исследования Холмса и его сотрудников, перечисленным выше событиям предшествует активация синтеза РНК в солевой железе. Полученные данные дают основание думать, что увеличение размеров железы и специфической активпостп транспортной системы обусловлено образованием de novo соответствующих компонентов и, следовательно, зависит от предшествующего синтеза определенных информационных РНК. Насколько можно судить по имеющимся данным, никаких новых компонентов не образуется — возрастает лишь количество тех, которые уже были в железе. По-видимому, особенно активно идет транскрипция той части генома, которая кодирует структуру существенных полипептидных субъединиц Na+K -АТФазного комплекса, и это ведет сначала к увеличению количества соответствующей информационной РНК, а затем и концентрации самого фермента. Одновременно возрастает количество гликолипида, необходимого для Na+K -АТФазы. [c.160]

Механизм взаимодействия ПАВ с мембранными структурами сложный. Солюбилизирующее действие ПАВ объясняют гидрофобными взаимодействиями отдельных ПАВ с компонентами мембран, разрыхляющими мембраны и ослабляющими какие-то структурные связи, в результате чего компоненты мембран солюбилизируются. Концентрации ПАВ, вызывающие активацию Mg " "-, Na -, К -АТФазы, обладают лишь небольшим диспергирующим действием. Имеется предположение, что активирующее действие ПАВ на ферменты клеточных мембран объясняется тем, что ПАВ способствуют раскрытию мембранных пузырьков, образующихся при фрагментации клеточных мембран (МяИег, 1971 Rostgaard, Meller, 1971). После замыкания обрывков клеточных мембран может затрудняться доступ субстратов к активным центрам ферментов. ПАВ ликвидируют этот искусственно возникший барьер. Но при таком толковании действия ПАВ все же остается вопрос о самом механизме взаимодействия их с отдельными компонентами мембраны. [c.124]

Изученггые надш ПАВ — тритон Х-100, трис-дезоксихолат, додецилсульфат натрия и дигитонин — в определенных концентрациях вызывают активирование Mg -, Na -, К -АТФазы. Степень активирования максимальна в микросомной фракции и миелине и минимальна в синаптосомах. Концентрация ПАВ, необходимая для максимальной активации Mg " -, Na+-, К -АТФазы, в синаптосомах ниже концентрации, обусловливающей активацию фермента в других мембранных структурах. Активирующее действие ПАВ проявляется тогда, когда они находятся в молекулярно-диснерсном состоянии. Полученные данные показывают, что существует определенная специфика внутримембранной организации Mg +-, Na+-, К+-АТФазного комплекса в различных клеточных структурах, обладающих этой активностью. [c.125]

Поверхностно-активные вещества — тритон Х-100, трис-дезоксихолат, додецилсульфат натрия и дигитонин — в определенных условиях (концентрация, время воздействия) обусловливали активирование Mg +-, Na+-, К+- АТФазы фракции микросом, миелина и синаптосом, выделенных из мозга кролика. Степень активирования ферментативной активности была значительно более выражена на микросомной фракции и миелине, чем на синаптосомах. Концентрация детергентов, необходимая для максимальной активации Mg +-, Na+-, К+-АТФазы в синаптосомах, была меньше концентрации, оСусловливаюшей активацию фермента в других мембранных структурах. Путем исследования критической концентрации мицеллообразования разных детергентов и сравнения этой величины с активирующими ферментативную систему концентрациями, сделано заключение, что активирующее действие детергентов проявляется при их молекулярно-дисперсном состоянии. Полученные данные свидетельствуют о наличии определенной специфики внутримембранной организации Na+-, [c.212]

Схема работы Са -АТФазы может быть представлена следуюш им образом. На первом этапе происходит связывание Са и АТФ. Эти соединения связываются с разными центрами на внешней поверхности мембранного пузырька. Константа связывания Са составляет порядка 10 М . На втором этапе АТФ гидролизуется с образованием фосфорилированного фермента. Образование фермент-фосфатного комплекса можно обнаружить по включению в белок радиоактивного изотопа р из АТФ, меченной по фосфату. 0бразуюш аяся фосфорилированная форма фермента Р конформационно неустойчива и претерпевает изменение пространственной структуры так, что ион-связываюш ие участки оказываются отделенными от внешней среды. Изменение конформации Са -АТФазы проявляется в изменении сигнала ЭПР спиновой метки, присоединенной к белку, в связи с изменением подвижности метки. [c.157]

Сопрягающий фактор АТФазы (фактор Fi для митохондрий или Fi для хлоропластов) представляет собой полифункциональный белок, имеющий сложную четвертичную структуру. Он построен из трех типов крупных субъединиц (а, Р, у с молекулярной массой 30000-60000) и двух типов минорных субъединиц 8, s с молекулярной массой 11000-20000). Стехиометрия комплекса (азРзу8е- Разложение его на отдельные субъединицы ведет к потере ферментативной активности. Шляпка высотой 80 А и шириной 100 А (Walker J., 1994) грибовидного выроста Н+-АТФазы соответствует фактору F, частично погруженному в мембрану, а основание — гидрофобным белкам комплекса Fq, который включает три типа полипептидов (а, Ь, с) с молекулярными массами от 6500 до 30 ООО и обеспечивает связывание фактора Fi с мембраной и перенос протонов при работе фермента. На каждую пару а-р-субъединиц приходится по одному полипептиду а, по два белка и по 9-12 копий с-белка водорастворимого комплекса. Субъединицы а и р гомологичны, они уложены в белковые глобулы, которые образуют единый ансамбль, в котором а- и р-субъединицы расположены поочередно вокруг у-субъединицы, имеющей вид слегка изогнутого стержня длиной 90 А. Существуют кинетические и структурные доказательства наличия 3-х взаимодействующих гидролитических мест, по одному на каждой р-субъединице, отделенных друг от друга на 120 градусов, у-субъединица как бы выступает из глобулы Fi, играя роль связующего звена между мембранами Fi и водорастворимыми Fg фрагментами АТФазы. [c.222]

Поскольку изучение электрогенных свойств тонопласта в интакт-ной клетке крайне затруднено, то основное внимание исследователей в последние годы было уделено работе с везикулами этой мембранной структуры. Удалось выявить две основные электрогенные системы тонопласта Н -АТФазу и Н -пирофосфатазу 15921. [c.43]

К настоящему времени накоплены сведения о структуре, внут-римембранной организации, структурной динамике и механизмах функционирования некоторых ключевых интегральных белков, таких как гликофорин, цитохром Ьд, родопсин, бактериородопсин, аденилатциклаза, транспортные АТФазы и др. Охарактеризуем некоторые из них. [c.34]

Ионы Ка и транспортируются Ма -насосом в частично дегидратированном состоянии. Модификаторы гидрофобных взаимодействий влияют в первую очередь на калиевую активацию, а вещества, разрушающие водородные связи, — на натриевую. Из этого можно сделать вывод, что связывание На опосредовано жесткими структурами белка, стабилизированными водородными связями наподобие ионофорных структур. Ионы Ка" дегидрируются при переходе из водной фазы в полярную полость молекулы фермента. Ионы дегидрируются при переходе в гидрофобную область молекулы. Следовательно, Ка , К+-АТФаза различает ионы Ка и К , используя различные пути их гидра- [c.48]

Пути регулирования активности векторных ферментов биомембран Одним из наиболее актуальных вопросов современной мембранологии является выяснение принципов и механизмов регуляции векторных ферментов биомембран (в том числе Na% К -АТФазы), выполняющих разнообразные жизненно важные функции не только для отдельных мембранных структур, но и для клетки в целом. Полифункциональный характер Na , К -АТФа-зы (см. раздел 1.2.4), т.е. сочетание в ней метаболической, транспортной и рецепторной функций, определяет существование достаточно сложных механизмов ее регуляции. Кроме того, изучение механизмов функционирования и регулирования транспортных АТФаз на уровне отдельных клеток и субклеточных компонентов актуально не только в теоретическом, но и в практическом аспекте для оценки степени и характера нарушений этих механизмов при некоторых патологических состояниях, связанных с изменением ионного состава среды и накоплением активных форм кислорода (см, главу 3). Рассмотрим основные пути регулирования функциональной активности одного из ключевых [c.91]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология