Энергопреобразующие мембраны

Позднее были получены экспериментальные данные о существовании еще одной формы энергии, также используемой клеткой для совершения разного рода работы. Открытие этой формы энергии принадлежит английскому биохимику Питеру Митчеллу (Р. Mit hell), разработавшему в 60-х гг. хемиосмотическую теорию энергетического сопряжения, объясняющую превращение (трансформацию) энергии, освобождающейся при электронном транспорте, в энергию фосфатной связи АТФ. П. Митчелл постулировал, что при переносе электронов по окислительно-восстановительной цепи, локализованной в мембранах определенного типа, называемых энергопреобразующими, или сопрягающими, происходит неравномерное распределение Н+ в пространстве по обе стороны мембраны (рис. 25). Предложенная им модель предусматривает определенное расположение переносчиков электронов в сопрягающей мембране, например ЦПМ, которые могут быть погружены в глубь мембраны или локализованы у наружной и внутренней ее поверхностей, так что образуют петли в цепи переноса электронов. В каждой петле (у прокариот электронтранспортные цепи в сопрягающих мембранах могут формировать разное число петель ) два атома водорода движутся от внутренней стороны ЦПМ к наружной с помощью переносчика водорода (например, хинона). Затем два элект-рона возвращаются к внутренней стороне мембраны с помощью со- [c.86]

Наружные мембраны клеток отличаются от внутренних по липидному составу (последние почти не содержат стеринов, имеют соотношение ФХ/ФЭ > 1) и обладают специфическим набором ферментов и рецепторов. Как правило, белки плазматических мембран со стороны внеклеточной среды обильно гликозилированы. Внутриклеточные мембраны содержат мало гликопротеинов и гликолипидов и характеризуются меньшей микровязкостью. Благодаря этому они могут образовывать органеллы малого размера. Мембранные белки выполняют различные специфические функции рецепторные, транспортные, ферментативные, энергопреобразующие и т.д. (см. далее). [c.303]

Энергопреобразующие биологические мембраны превращают химическую энергию окисления субстратов или энергию света через образование разности электрических потенциалов (АЧ ) или через образование разности концентраций веществ по обе стороны мембраны в энергию АТФ. Преобразование энергии в биомембранах может быть описано следующей схемой [c.119]

Энергопреобразующие мембраны, использующие Na+ как сопрягающий ион. [c.118]

Некоторые энергопреобразующие мембраны могут превращать электрическую или осмотическую энергию в механическую, как это наблюдается у подвижных прокариот. Определенные ткани теплокровных животных, а также некоторые растения превращают накопленную энергию в тепло в целях терморегуляции, что оказывается биологически оправданным при понижении окружающей температуры, [c.12]

Энергопреобразующая. Важнейшей функцией многих биомембран служит превращение одной формы энергии в другую. К энергопреобразующим мембранам относятся внутренняя мембрана митохондрий, цитоплазматическая мембрана бактерий, мембраны бактериальных хроматофоров, тилакоидов хлоропластов, цианобактерий и ряд других. [c.302]

Таким образом, в общем случае энергопреобразующие мембраны, как правило, сначала генерируют ДцН+, а затем реализуют его через Н-АТФ-синтетазу в синтез АТФ. [c.132]

Итак, нам предстоит выяснить еще очень многое о молекулярных компонентах и о свойствах энергопреобразующих мембран в митохондриях, бактериальных клетках и хлоропластах. Когда-нибудь, после проведения многих экспериментов и проверки новых идей, мы получим ответы на эти вопросы, но пока их у нас еще нет и виной тому в значительной мере сложная структура внутренней мембраны. Таков путь научного поиска исследователи строят свои гипотезы, отталкиваясь от экспериментальных наблюдений, а затем проверяют их вновь и вновь, чтобы удостовериться в том, что ни один обнаруженный факт не остался без надлежащего объяснения. В известном смысле можно сказать, что биологическое исследование по-настоящему никогда не кончается. Нередко то, что представлялось нам твердо установленным, оказывается всего лишь неким приближением к истине, только шагом на пути к лучшему пониманию, открывающемуся с появлением новых фактов и новых представлений. Исследование молекулярной логики живых клеток-поистине безграничная область. [c.533]

Митохондрии, имеющиеся во всех эукариотических клетках, и свойственные только растениям пластиды (из которых наибольший интерес представляют хлоропласты) преобразуют энергию в формы, которые могут быть использованы для проведения внутриклеточных реакций. Специфическую функцию этих органелл отражает наиболее поразительная черта их морфологии - обилие внутренних мембран. Мембраны выполняют в этих энергопреобразующих органеллах две ключевые функции Во-первых, они осуществляют процессы переноса электронов, в результате которых энергия реакций окисления (см. разд. 2.2.4) преобразуется в более полезные формы, главным образом в энергию АТР. Во-вторых, мембраны образуют в органелле большие внутренние компартменты, в которых находятся ферменты, катализирующие другие внутриклеточные реакции. [c.430]

Для работы энергопреобразующего механизма, лежащего в основе окислительного фосфорилирования, нужно, чтобы каждый ферментный комплекс дыхательной пени был ориентирован во внутренней митохондриальной мембране определенным образом - так. чтобы все протоны перемещались в одном направлении, т. е. из матрикса наружу (рис. 7-35). Такая векторная организация мембранных белков была продемонстрирована с помощью специальных зондов, не проходящих сквозь мембрану, которыми метили комплекс только с какой-нибудь одной стороны мембраны (разд. 6.2.3). Специфическая ориентация в бислое свойственна всем мембранным белкам и очень важна для их функции. [c.455]

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]

Общим свойством всех энергопреобразующих мембран является их очень низкая проницаемость. Следовательно, мембранные структуры, имеющие большие поры и осуществляющие транспорт больших молекул ( например, ядерная мембрана или внешняя мембрана митохондрий, внешняя мембрана бактериальных клеток), не могут быть энергопреобразующ ими, так как на них, в силу наличия специальных пор, не может быть создан градиент ионов. [c.119]

Важнейшей функцией многих биомембран служит превращение одной формы энергии в другую. Эта функция осуществляется специальными белками, которые встроены в особого типа мембрану, называемую энергопреобразующей. Такая мембрана не проницаема для подавляющего большинства веществ, находящихся в растворах по обе ее стороны. [c.12]

Традиционно мембраны эндоплазматической сети и аппарата Гольджи, а также мембраны клеточного ядра считают не способными к трансформации энергии. Однако недавно были получены указания на то, что в аппарате Гольджи энергия АТФ может использоваться для создания градиента pH между цитозолем и внутренним объемом этих замкнутых мембранных структур. Это наблюдение заставляет вернуться к вопросу о возможной энергопреобразующей функции мембран эндоплазматической сети и ядра, родственных мембранам аппарата Гольджи. [c.13]

Синтетические проникающие ионы. Трудности, перечисленные выше, можно обойти, если использовать синтетические проникающие ионы вместо природного К+ или близкого к нему по свойствам КЬ+. При поиске таких ионов главная проблема сводилась к тому, чтобы преодолеть непроницаемость энергопреобразующих мембран для гидратированных ионизированных соединений. Мембраны этого типа пропускают лишь очень узкий набор природных ионов, для которых есть специальные переносчики или каналы. Чужеродные ионы не имеют своих переносчиков, и потому гидрофобная сердцевина мембраны служит для них практически непреодолимым барьером. [c.36]

Клетки цианобактерий, за исключением принадлежащих к роду Gloeoba ter, характеризуются развитой системой внутрицитоплазматических мембран (тилакоидов), в которых локализованы компоненты фотосинтетического аппарата. Единственная энергопреобразующая мембрана Gloeoba ter — цитоплазматическая, где локализованы процессы фотосинтеза и дыхания. [c.314]

Клетки цианобактерий, за исключением принадлежащих к роду Gloeoba ter, характеризуются развитой системой внутрицитоплазматических мембран (тилакоидов), в которых локализованы компоненты фотосинтетического аппарата (реакционные центры и электронтранспортные цепи). Единственная энергопреобразующая мембрана Gloeoba ter — цитоплазматическая, где локализованы процессы фотосинтеза и дыхания. Вопрос о структурно-функциональной дифференциации цитоплазматической и тилакоидных мембран у цианобактерий не выяснен. [c.275]

Измерение АрН. Если протонная энергопреобразующая мембрана проницаема для любого иона, кроме Н+, то цервичная форма А аН (электрический потенциал) превращается в разность pH между двумя объемами, разделенными мембраной. Простейший способ следить за АрН состоит в измерении концентрации водородных ионов снаружи клеток, органелл или протеолипосом. [c.40]

Рис. 7-15. Основной итог превращения энергии, происходящего в митохондрии. В этом процессе, называемом окислительным фосфорилированием, внутренняя митохондриальная мембрана играет роль энергопреобразующего устройства, которое превращает часть энергии окисления NADH (и

Биологические мембраны способны преобразовывать энергию в форму, необходимую клетке для осуществления метаболизма, механической работы, осмотических функций, выработки тепла для терморегуляции и ряда других энергетических процессов. Биомембраны, обладающие такими свойствами, называются энергопреобразующими. Они способны превращать химическую энергию или энергию квантов света в электрическую через формирование разности потенциалов (ДЧ ) и энергию разности концентрации веществ, содержащихся в разделенных мембраной растворах. К энергопреобразующим мембранам относятся следующие структуры клеток гетеротрофных животных внутренняя мембрана митохондрий, внутренняя (цитоплазматическая) мембрана бактерий, внешняя мембрана клеток эукариот, а также мембраны аутотрофов, способные преобразовывать энергию света, — мембрана бактериальных хроматофоров, тилакоидов хлоропластов и цианобактерий, вакуолярная мембрана (тонопласт) растений и грибов. [c.118]

Образование концентрационных градиентов того или иного вещества за счет энергии Д лН в принципе может происходить и без специального энергопреобразующего устройства. Как уже упоминалось выше, ацетат должен накапливаться в митохондриях, а аммиак— откачиваться во внемитохондриальное пространство под действием ДрН без всяких переносчиков просто потому, что мембрана проницаема для СНзСООН и ЫНз. В такой ситуации включение переносчика может лишь ускорить процесс транспорта. Однако переносчик оказывается совершенно необходим, если транспортируемое вещество или химическая группировка сами по себе не могут двигаться через мембрану в нужном направлении. Живая клетка всегда стремится избежать спонтанных событий, предпочитая иметь дело с процессами, катализируемыми белками. В этом случае может быть получена высокая специфичность в отношении субстрата и регулируемая в широких пределах скорость реакции. Данный принцип применим и к Др,Н-зависимой осмотической работе. [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология