Цитохромоксидаза мембране

Специфические флуоресцирующие антитела, специфичные к цитохрому с, связываются только с С-стороны внутренней мембраны, а антитела к цитохромоксидазе — с обеих сторон это дает основание думать, что этот белок пронизывает всю мембрану [66, 66а]. Одиако окисление цитохрома с (с участием цитохрома а) происходит только на С-стороне, а восстановление Ог (при участии цитохрома аз) — только на М-стороне [66]. Далее, антитела к фактору сопряжения , образующего шишковидные выступы, связываются только со стороны матрикса. [c.393]

Как уже отмечалось, с внутренней мембраной митохондрий связаны ферменты дыхательной цепи. Кроме того, она обладает АТФ-азной активностью, связанной с механизмом окислительного фосфорилирования. Маркерным ферментом для идентификации внутренней мембраны митохондрий служит цитохромоксидаза. [c.198]

Клетка регулирует функции митохондрий и более обычными способами. У млекопитающих главным метаболическим путем переработки азотсодержащих продуктов обмена служит цикл мочевины. Образующаяся при этом мочевина выводится с мочой. Ферменты, кодируемые ядерным геномом, катализируют несколько этапов этого цикла в митохондриальном матриксе. Мочевина образуется лишь в некоторых органах, таких как печень, и ферменты цикла мочевины синтезируются и переходят в митохондрии только в этих органах. Кроме того, дыхательные ферментные комплексы, входящие в состав внутренней митохондриальной мембраны, у млекопитающих содержат несколько тканеспецифических субъединиц, которые кодируются ядром и, вероятно, действуют как регуляторы переноса электронов. Например, > некоторых людей с наследственным заболеванием мышц одна из субъединиц цитохромоксидазы дефектна поскольку эта субъединица специфична для скелетных мышц, волокна сердечной мышцы у этих людей функционируют нормально, что позволяет таким больным выживать Как и следовало ожидать, тканеспецифические различия свойственны и хлоропластным белкам, кодируемым ядерными генами [c.497]

Митохондрии наружная мембрана внутренняя мембран Моноаминооксидаза (КФ 1.4.3.4) Цитохромоксидаза (КФ 1.9.3.1) Цитохром-с-редуктаза (КФ 1.6,9.3) [c.222]

От восстановленного цитохрома с электроны поступают на одноэлектронный переносчик — цитохром с. Затем, проходя через цитохромоксидазу, электроны восстанавливают кислород. В результате этого процесса (восстановления терминального акцептора электронов дыхательной цепи) образуется молекула воды, причем два протона поглощаются из внутреннего пространства сопрягающей мембраны. [c.58]

А — трехмерная модель димера цитохромоксидазы приведены срезы, параллельные плоскости мембраны верхние пять срезов сделаны с интервалом [c.91]

На первый взгляд, подобная схема неприменима к цитохромоксидазе, так как показано, что редокс-центры этого фермента располагаются настолько близко друг к другу и к внешней поверхности мембраны, что электрон может быть перенесен на расстояние, не превышающее половины толщины мембраны (см. рис. 32, Б). Однако не исключено, что щель между доменами Mi и Мг, видная под электронным микроскопом (см. рис. 32, А), достаточно глубоко проникает в толщу мембраны, чтобы пересечь внутренний липидный монослой. В этом случае край гема аз мог бы оказаться в контакте с водной фазой матрикса. [c.93]

Любая схема устройства цитохромоксидазы предполагает, что в молекуле фермента существуют Н+-проводящие пути, пересекающие значительную часть гидрофобного барьера мембраны. Первое указание в пользу такой возможности было получено в лаборатории автора А. А. Константиновым и сотрудниками (1978). Установлено, что рН-зависимость редокс-потенциала присуща не только цитохрому аз (который передает электроны на О2 с последующим присоединением ионов Н+ и образованием воды), но также и цитохрому а. Оказалось, что редокс-потенциал цитохрома а [c.94]

Вклады электрона и протона в превращение энергии НАДН-KoQ-редуктазой и цитохромоксидазой пока остаются неизвестными. Ясно лишь, что в последнем случае Н+ переносится на значительное расстояние в глубь мембраны. [c.238]

Выяснена примерная топография фермента митохондрий (но не бактерий) показано, что некоторые из белков смотрят наружу митохондрий, другие внутрь, а третьи пронизывают мембрану насквозь. В целом цитохромоксидаза имеет вид буквы У, причем ножка довольно сильно высунута из мембраны на внешней ее стороне, а. [c.115]

Эта последняя проблема была исследована нашим сотрудником А. Константиновым. Он поставил ряд остроумных опытов, призванных ответить на вопрос, изменяется ли характер взаимодействия цитохромоксидазы с протонами при появлении электрического поля на мембране митохондрий. Не вдаваясь в детали экспериментов, скажу лишь, что влияние поля было обнаружено. Оно оказалось таким, как если бы ионы Н+ транспортировались из внутреннего пространства митохондрий в толщу мембраны на некую глубину. По-видимому, именно там, в глубине мембраны, и происходит передача протонов на молекулу кислорода, получившую электроны от цитохромоксидазы. [c.116]

В системе доказательств обязательного участия коэнзима в дыхательной цепи важную роль играют эксперименты по экстракции его из внутренней мембраны митохондрий различными органическими растворителями (циклогексаном, пентаном, ацетоном и др.). Такая обработка приводит к полному ингибированию переноса электронов от дегидрогеназ к молекулярному кислороду, но не сказывается на каталитической активности собственно дегидрогеназ, цитохромов и цитохромоксидазы. Реконструкция коэнзима Q в состав препарата СМЧ, специфически лишенных убихинона, приводит к полному восстановлению утраченных функций. [c.421]

Перенос электронов по дыхательной цепи митохондрий завершает цитохромоксидаза (цитохром сЮг-оксидоредуктаза, комплекс IV), катализирующая реакцию восстановления молекулярного кислорода до воды. Донором электронов для фермента служит ферроцитохром с. Реакция специфически блокируется цианид- и азид-ионами, а также окисью углерода. Цитохромоксидаза прочно связана с внутренней мембраной митохондрий и является интегральным мембранным белком в раствор фермент может быть высвобожден лишь после растворения мембраны высокими концентрациями детергентов. В нативной мембране, а также в растворах неионных детергентов (тритон Х-100, твин-80, Emasol-1130) цитохромоксидаза присутствует в виде высокоактивного димера. Некоторые воздействия (рН>8,5, высокие концентрации солей и неионных детергентов) вызывают появление мономерных форм фермента. Каталитическая активность цитохромоксидазы зависит от степени агрегации молекулы фермента. [c.432]

Схема хемиосмотического сопряжения Митчелла показана на-рис. 13.7. Сопрягающей системой является мембрана. Донор водорода АНа (например, аскорбат) окисляется переносчиком электронов (например, цитохромом с) у внешней стороны мембраны,-Два электрона переносятся через мембрану по дыхательной цепп и посредством цитохромоксидазы передаются акцептору водорода В, т. е. кислороду. Акцептор присоединяет два протона из внутренней фазы митохондриального матрикса. Создается градиент концентраций протонов — их избыток во внешней и недостаток во внутренней жидкой фазе. Вследствие этого пронсходит перенос протонов через мембрану в противоположном направлении, в результате чего и реализуется фосфорилирование. Синтез одной молекулы АТФ приводит к поглощению днух протонов из внешней фазы и выделению двух протонов в матрикс. Митохондриальная мембрана работает как топливный элемент, в котором, разность электрохимических потенциалов создается за счет окислительно-восстановительного процесса. [c.433]

Показано, что обработка цитохромоксидазы дициклогексил-карбодиимидом (D ) приводит к потере протон-транслоцирую-щей активности, а то аремя как транспорт электронов практически не затрагивается. D в данном случае модифицирует главным образом остатки Glu-90 субъединицы III. Этот район полипептида расположен внутри мембраны и структурно подобен D -связывающему участку протеолипида Н -АТФазы. Потеря протон-транслоцирующей активности происходит под действием антител к 111 субъединице. Препараты цитохромоксидазы. из которых избирательно удалена субъединица 111 (например, с помощью хроматографии комплекса на ДЭАЭ-агарозе), не способны к переносу протонов после реконструкции в липосомы транспорт электронов при этом не нарушается. [c.617]

От всех NAD-зависимых реакций дегидрирования восстановительные эквиваленты переходят к митохондриальной NADH-дегидрогеназе, содержащей в качестве простетической группы FMN. Затем через ряд железо-серных центров они передаются на убихинон, который передает электроны цитохрому Ъ. Далее электроны переходят последовательно на цитохромы j и с, а затем на цитохром аа , (цитохромоксидазу), которая содержит медь. Цитохромоксидаза передает электроны на О2. Для того чтобы полностью восстановить Oj с образованием двух молекул HjO, требуются четыре электрона и четыре иона Н. Перенос электронов блокируется в определенных точках ротеноном, антимицином А и цианидом. Процесс переноса электронов сопровождается значительным снижением свободной энергии. В трех участках дыхательной цепи происходит запасание энергии в результате синтеза АТР из ADP и Р . Окислительное фосфорилирование и перенос электронов можно разобщить, воспользовавшись для этого разобщающими агентами или ионофорами, такими, как валиномицин. Для того чтобы могло происходить окислительное фосфорилирование, внутренняя митохондриальная мембрана должна сохранять свою целостность и должна быть непроницаемой для ионов Н и некоторых других ионов. Перенос электронов сопровождается выталкиванием ионов Н из митохондрий. Согласно хемиосмотической гипотезе (одной из трех гипотез, предложенных для объяснения механизма окислительного фосфорилирования), перенос электронов создает между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны градиент концентрации ионов Н , при котором их концентрация снаружи выше, чем внутри. Предполагается, что именно этот градиент служит движущей силой синтеза АТР, когда ионы Н, возвращающиеся из цитозоля в матрикс, проходят через [c.545]

В пользу этого говорит и тот факт, что различные компоненты цепи присутствуют в совершенно разных количествах на одну молекулу NADH-деги-дрогеназного комплекса приходится 3 молекулы комплекса b- i, 7 молекул цитохромоксидазы, 9 молекул цитохрома с и 50 молекул убихинона. Кроме того, можно разбавить белки внутренней мембраны избытком фосфолипидов, сплавляя субмитохондриальные частицы с липосомами. При электронномикроскопическом исследовании таких частиц с применением метода замораживания-скалывания видно, что дыхательные комплексы разделены в них большими промежутками, чем в нормальных субмитохондриальных частицах, и расположены в случайном порядке. [c.30]

В ТО-е гг. первым исследованием упаковки липидов вблизи мембранного белка в небольпаих временных интервалах (< 10 с) было определение подвижности спин-меченной жирной кислоты в реконструированной системе цитохромоксидаза — эндогенные митохондриальные фосфолипиды методом ЭПР. В дальнейшем подобные эксперименты проводились с использованием цито-хромоксидазы и цитохрома и липидных бислоев, содержаш их грамицидин А, а также мембраны микросом печени крысы, эритроцитов, вирусов Синдбис и везикулярного стоматита. Было показано, что значительная часть липидов в этих мембранах иммобилизована за счет белок-липидных взаимодействий. Количество иммобилизованных липидов при температурах 20—40 °С составляет примерно 0,2 мг на 1 мг белка (47 молекул фосфолипидов на белковый комплекс) цитохромоксидазы, что соответствует приблизительно одному слою липидов вокруг белковой глобулы. Примерно такое же количество (45—90) молекул иммобилизуется за счет взаимодействия с Са -АТФазой саркоплазматического ре-тикулума. Понижение температуры может приводить к возрастанию количества иммобилизованных липидов в 2—3 раза. [c.59]

Согласно гипотезе Митчелла, дыхание и фосфорилирование связаиы между собой через посредство электрохимического потенциала и ионов водорода иа митохондриальной мембране. Функционирование дыхательной цепи, локализованной во внутренней митохондриальной мембране, приводит к накоплениЕО ионов Н+ по одну сторону мембраны и образованию иоиов ОН""— по другую. При этом снаружи остаются 2Н+ н окисленный субстрат, а иа внутреннюю сторону передаются два электрона по дыхательной цепи, встроенной в толщу мембраны (например, цитохромоксидазе), соответствующему акцептору водорода В (в рассматриваемом примере кислороду), который затем присоединяет 2Н+ из водной фазы митохондриального-матрикса [c.263]

Цитохром с. Восстановитель цитохромоксидазы цитохром с представляет собой очень стабильный гемопротеин, состоящий из 104 аминокислот и гема с. Гем ковалентно связан с апобелком (через SH-группы ys- 4 и ys- 7). Это отличает цитохромы типа с от цитохромов а- и Ь-типов, где гемы связаны нековалентно. П. М. Вуд полагает, что прочная связь гема с апоцитохромами типа с обусловлена тем, что все цитохромы такого типа расположены на внешней стороне мембраны митохондрии или бактерии. Нековалентно связанный гем мог бы диссоциировать и разбавиться цитозолем (митохондрии) или периплазмой, а затем и внешней средой (бактерии). [c.88]

Общепринято, что окислители и восстановители цитохрома с атакуют край гема, экспонированный в воду. Предполагают, что цитохром с совершает челночные движения между цитохромом С] и цитохромоксидазой, диффундируя вдоль поверхности мембраны. В опытах с протеолипосомами, содержащими комплекс Ьсх, было показано, что кардиолипин участвует в связывании цитохрома с с мембраной. [c.89]

В той же лаборатории были получены производные дигидрофолатредуктазы, содержащие лидер субъединицы IV цитохромоксидазы (фермент внутренней мембраны) или алкогольдегидрогеназы (фермент матрикса) (рис. 46, случаи 5 и -i). В соответствии с предсказанием рассматриваемой схемы дигидрофолатредуктаза в обоих случаях направлялась в матрикс. [c.166]

Итак, один акт восстановления молекулы кислорода до воды, катализируемый цитохромоксидазой, приводит к выделению четырех ионов Н+ по внещнгою сторону митохондриальной мембраны и к поглощению четырех Н+ по внутреннюю ее сторону. [c.112]

У Митчела цитохромоксидаза играет давно известную для нее роль окислительного фермента — переносчика электронов с той лишь особенностью, что электроны переносятся поперек мембраны. [c.112]

Действительно, генерация протонного потенциала Митчеловой цитохромоксидазой есть прямое следствие химизма этого процесса. Если окисление убихинола и восстановление кислорода происходят по разные стороны мембраны, а цитохромоксидаза связывает эти две реакции, перенося через мембрану электроны, то прямым и неизбежным следствием такого процесса окажется накопление ионов Н+ снаружи митохондрий и их потребление внутри. Никакого специального устройства для генерации потенциала здесь не требуется. Достаточно уложить цитохромоксидазу поперек мембраны, как этот известный биохимикам уже 70 лет фермент автоматически становится генератором протонного потенциала. [c.113]

Измерения показали, что электрохимический потенциал в митохондриях и бактериальных мембранах Дцн+ составляет от 230 до 250 мВ, т. е. достаточен для осуществления синтеза АТР. При использовании специальных методик можно получить из липидов соевых бобов или из фосфатидилэтаноламина или фосфатидилсери-на (но не из фосфатидилхолина) плоские мембраны, в которых соответствующим образом ориентирована цитохромоксидаза в таких мембранах выброс протонов происходит только на той стороне, на которой расположен цитохром с, и ДЧ может быть прямо измерено подходящими электродами. У таких грубых препаратов обнаруживали ДЧ л 200 мВ. Подобные наблюдения сделаны и с встроенным в плоскую мембрану бактериородопсином при освещении. [c.449]

Белковый комплекс, который пересекает внутреннюю митохондриальную мембрану, имеет мол. массу - 200 000 и состоит из семи различных субъединиц с мол. массой I) 40 000, II) 33 ООО, III) 22 000, IV) 14 500, V) 13000, VI) 12 700, VII) 4600. Субъединицы I, II II III исключительно гидрофобны. In situ субъединицы III, VI и VII располагаются на наружной поверхности мембраны, субъединица IV — на стороне, обращенной к матриксу, в то время как субъединицы I и V погружены в мембрану. Показано, что субъединица III входит в центр связывания цитохрома с. Ничего не известно о центре нековалентного связывания гема или меди. Ог, по-видимому, подходит к цитохромоксидазе со стороны митохондриального матрикса, а это означает, что гем отделен от цитохрома с всей толщиной мембраны. [c.492]

Делает мембраны проницаемыми дл протонов Препятствует окислению сукцината Ингибирует цитохромоксидазу Ингибирует ADP/ATP-тpaн лoкaз) действующую по механизму анти порта [c.82]

Ядерно-цитоплазменные отношения сводятся к взаимозависимому контролю синтеза важнейших функционально активных биополимеров. Так, малые белковые субъединицы рибулозо-1,5-дифосфат-карбоксилазы, при посредстве которой осуществляется важнейший процесс акцептирования СО2 в растительной клетке (см. с. 360), синтезируются в цитоплазме, а большие субъединицы—в хлоропластах. Биосинтез первых контролируется, следовательно, ядерным аппаратом клетки, вторых—хлоропластным геномом, локализованным в цитоплазме. В целом, из 800—1000 белков, необходимых для функционирования хлоропластов, лишь около 15% кодируется геномом этих клеточных органелл. Кроме рибулозо-1,5-дифосфат-карбоксилазы, при участии двух генетических систем растительной клетки (ядерной и хлоропластной) формируются тилакоидные мембраны, АТФазный и РНК-полимеразный комплексы хлоропластов. Аналогичный ядерно-цитоплазматический контроль характерен также для синтеза белковых субъединиц таких важнейших каталитически активных систем, как протонная АТФаза и цитохромоксидаза, белков внутренней и внешней мембран митохондрий, белков хлоропластных и митохондриальных рибосом и т. п. Таким образом, только при согласованной деятельности генома ядра и геномов митохондрий, хлоропластов и других субклеточных структур, при согласованной работе белоксинтезируюхцих систем [c.477]

НАДН-дегидрогеназа, ЦН -дегидрогеназа и цитохромоксидаза — это крупные малоподвижные комплексы, в то время как убихинон — некрупная липофильная молекула. Перемещаясь в липидном слое мембраны, убихинон обеспечивает передачу электронов между комплексами I-III и П-Ш. Цитохром с — небольшой ли-пофильный белок, локализован на внешней стороне внутренней мембраны (см. рис. 8.3), тоже легко диффундирующий в мембране. [c.230]

Кофермент Q при участии НАДН-дегидрогеназы (комплекс I) присоединяет электроны (а также протоны) от компонентов дыхательной цепи с матриксной стороны мембраны, а освобождаются электроны и протоны на противоположной стороне мембраны, причем электроны акцептируются очередным компонентом дыхательной цепи, а протоны уходят в межмембранное пространство. Такой механизм называют Q-циклом. Сходным образом действует и цитохром-с-редуктаза (комплекс III). В области цитохромоксидазы (комплекс IV) в перекачке протонов, возможно, участвуют ионы Си ". [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология