Цитохромоксидаза транспорт

Для использования О3 в качестве конечного акцептора электронов в процессах, связанных с получением метаболической энергии, представлялось наименее сложным превратить фотосинтетический электронный транспорт в дыхательный. С этой целью надо было добавить дегидрогеназы на низкопотенциальный конец цепи и цитохромоксидазы — на другой, взаимодействующий непосредственно с О3. Все необходимые типы переносчиков и обратимые протонные АТФазы уже были к этому времени сформированы. [c.355]

Изменение свободной энергии при окислении 1 молекулы глюкозы молекулярным кислородом (ДСо = -2870 кДж/моль) того же порядка, что и окисление этого же субстрата в анаэробных условиях нитратом, восстанавливающимся до нитрита (А0о= = -1770 кДж/моль) или молекулярного азота (А Со = -2700 кДж/моль). Таким образом, энергетические возможности процесса окисления глюкозы с участием нитрата сопоставимы с энергетическими возможностями процесса аэробного дыхания. Запасание клеткой полезной энергии при денитрификации зависит от организации электронного транспорта, свойств и локализации соответствующих редуктаз. Электронтранспортные цепи денитрификаторов в анаэробных условиях содержат все основные типы связанных с мембранами переносчиков флавопротеины, хиноны (убихинон, менахинон или нафтохинон), цитохромы типа Ь, с. Цитохромоксидазы в этих условиях не синтезируются. [c.406]

Цитохромоксидаза объединяет в себе свойства нескольких металлопротеинов. выполняющих транспортные или окислительновосстановительные функции для осуществления более сложной комбинации процессов, включающих связывание и восстановление кислорода и транспорт электронов и протонов. Реальные механизмы этих реакций, так же как и многие вопросы относительно структурной организации фермента, в настоящее время неизвестны. [c.618]

Цитохром типа а является непосредственным донором электронов для кислорода и стоит на самом конце дыхательной цепи транспорта электронов. Основной биохимической функцией цитохрома а является катализ окисления цитохрома с молекулярным кислородом, что послужило основанием для его названия цитохромоксидаза. [c.268]

Как полагают, в большинстве клеток с цитохромоксидазой взаимодействует около 90% всего поглощаемого кислорода. Так как цианид, азид и окись углерода прочно связываются этим комплексом, блокируя тем самым весь транспорт электронов, эти соединения чрезвычайно токсичны. [c.29]

В отличие от этого молекулы, передающие электроны цитохромоксидаз-ному комплексу, очевидно, не несут протона, и в этом случае транспорт электрона, видимо, связан с определенным аллостерическим изменением конформации белковых молекул, в результате которого часть белкового комплекса сама переносит протоны. Конкретный механизм этих процессов пока не известен. [c.32]

В терминальном комплексе IV электроны переносятся от цитохрома с к кислороду, т. е. этот комплекс является цитохром с. кислород-оксидоредуктазой (цитохромоксидазой). В его состав входят четыре редокс-компонента цитохромы а и 3 и два атома меди. Цитохром и ub способны взаимодействовать с Oj, на который передаются электроны с цитохрома а — Сид. Транспорт электронов через комплекс IV [c.154]

Эксперименты с модификацией отдельных остатков лизина показывают, что все остатки лизина важны для переноса электронов на цитохром с и от него. Одна из возможных причин подавления, в результате таких модификаций, транспорта электронов - это влияние их на связывание цитохрома с с обоими комплексами. Такое объяснение подтверждается теми экспериментами, в которых показано, что одни и те же лизины защищены от модификации, когда цитохром с связан с комплексом b- vi когда он связан с комплексом цитохромоксидазы. [c.342]

В процессах тканевого дыхания наиболее важную роль играют цитохромы h, С , с, а и (Я,. Цитохром представляет собой терминальный участок дыхательной цепи — цитохромоксидазу, которая осуществляет окисление цитохрома с и образование воды. Элементарный акт представляет собой двухэлектронное восстановление одного атома кислорода, т.е. каждая молекула кислорода одновременно взаимодействует с двумя электрон-транспортными цепями. При транспорте каждой пары электронов во внутримитохондриальном пространстве может накапливаться до б протонов (рис. 9.8). [c.310]

I и И1 предсказана на основании нуклеотидной последовательности соответствующих структурных генов митохондриальной ДНК (Ф. Сейгер и др.). Молекула цитохромоксидазы содержит, по-видимому, по одной копии большинства субъединиц. Биосинтез трех больших субъединиц (I—111) происходит в митохондриях, остальные субъединицы синтезируиугся в цитоплазме в виде предшественников с N-концевыми сигнальными последовательностями (от 2 ООО до 6 ООО), необходимыми для транспорта через мембрану. Детали процесса самосборки активного комплекса из отдельных субъединиц пока не выяснены. Считается общепризнанным, что субъединицы 1 и II участвуют в связывании простетических групп (гемов и ионов меди) и образовании 4 окислительно-восстановительных центров. Точная локализация простетических групп в апобелках затруднена, так как они ие связаны ковалентно с аминокислотными остатками этих белков и легко теряются при выделении субъединиц. [c.617]

В результате функционирования цитохромоксидазы происходит генерация электрохимического градиента протонов — движущей силы синтеза АТР. Долгое время предполагалось, что фермент осуществляет этот процесс, катализируя перенос электронов. а эквивалентное число протонов, необходимых для образования молекулы воды, поглощается из матрикса. В настоящее время имеется ряд убедительных данных, свидетельствующих о том, что цитохромоксидаза функционирует как истинный протонный насос и в дейстаительности на один транспортируемый электрон переносится два протона, один из которых используется в aj- u-центре, где происходит восстановление кислорода, а второй пересекает мембрану. Предполагается, что основная роль а транспорте протонов принадлежит субъединице 111. [c.617]

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]

Упомянутые выше опыты Бадда и Лейтиса [24] позволяют предположить прямое участие в транспорте ионов макроэргических промежуточных соединений или АТФ. В качестве акцептора электронов они использовали в своих экспериментах, проведенных на корнях кукурузы в анаэробных условиях, феррицианид при этом функционировала лишь часть цепи цитохромов, тогда как другая часть цепи — от цитохрома Ъ до цитохромоксидазы — была шунтирована . Поскольку даже такая укороченная дыхательная цепь была достаточна для поддержания интенсивного транспорта хлор-иона, можно считать, что именно процесс окислительного фосфорилирования ответствен за транспорт ионов. [c.264]

Обмен меди. Медь входит в состав ферментов, например цитохромоксидазы (перенос е на 1/2О2). Медь присутствует в активном центре лизилоксидазы — фермента, осуществляющего формирование поперечных сщивок между полипептидными цепями коллагена и эластина. Недостаток меди приводит к образованию дефектного коллагена. В хранении и транспорте меди главную роль играет белок церулоплазмин, синтезирующийся в печени. Он участвует в образовании трансферрина. При нарушении синтеза церулоплазмина происходит патологическое накопление меди в печени и мозгу, что приводит к нарущению функции ЦНС (гепатолентикулярная дистрофия, болезнь Вильсона—Коновалова). [c.432]

Из приведенных выше данных видно, что по величине положительного потенциала всего более приближается к потенциалу кислорода цитохромоксидаза. К потенциалу дыхательного субстрата наиболее близки потенциалы, свойственные пиридиннуклеоти-дам и т. д. Исходя из этих и ряда других данных, схему транспорта электронов от дыхательного субстрата к кислороду можно представить в следующем виде [c.241]

В активном центре цитохромоксидаз высших животных содержатся два гема а (см. рис. 46) и два иона меди. Темы цитохромоксидазы химически идентичны, но за счет различного окружения имеют разные функциональные и спектральные свойства. Цитохромоксидаза—протонный насос. При транспорте одного электрона происходит перенос двух протонов, один из которых используется при восстановлении кислорода до воды в активном центре комплекса, а другой пересекает мембрану. Терминальная оксидаза ряда бактерий отличается от цитохромоксидазы митохондрий. Так, например, у Е.соИ она состоит из четырех полипептидов, двух гемов типа Ь (bssg и Ьзез) и двух ионов меди. Этот фермент окисляет не цитохром с, а восстановленный коэнзим Q. [c.128]

Гемсодержащие белки участвуют в процессах связывания и транспорта кислорода, в транспорте электронов и фотосинтезе. Детальное изучение гемоглобина и миоглобина выявляет ряд структурных аспектов, общих для многих белков. Говоря о большом биомедицинском значении этих белков, мы имеем в виду, что результаты, полученные при их исследовании, наглядно иллюстрируют структурнофункциональные взаимосвязи. Кроме того, эти исследования выявляют молекулярную основу ряда генетических болезней, таких, как серповидноклеточная анемия (возникающая в результате изменения свойств поверхности Р-субъединицы гемоглобина) или талассемия (хроническое наследуемое гемолитическое заболевание, характеризующееся нарушениями процессов синтеза гемоглобина). Летальный эффект цианида и окиси углерода объясняется тем, что эти вещества блокируют физиологическую функцию гемопротеинов—цитохромоксидазы и гемоглобина соответственно. Наконец, стабилизация четвертичной структуры дезоксигемоглобина 2,3-бисфосфоглицератом (ДФГ) занимает центральное место в исследовании механизмов кислородной недостаточности в условиях высокогорья и процессов адаптации к этим условиям. [c.52]

Рис. 5.15. Электронтранспортная модель и модель протонной помпы для цитохромоксидазы. А. Электронтранспортная модель (Mit hell, 1966). Стехиометрия q+/2e =2 2Н+/2е (поглощение протонов из матрикса) в цитозоль протоны не выбрасываются. Б. Модель протонной помпы (Wikstrom, Krab, 1979) q+/2e =4(6) 4 (6) H+/2e — поглощение из матрикса и 2(4)Н+/2е- — выброс в цитозоль. В. Несмотря на то, что, согласно модели (А), протоны не переносятся через мембрану, транспорт электронов может быть сопряжен с синтезом АТР.

Источниками энергии для транспорта наших ионов могли служить в АТФазных пузырьках — гидролиз АТФ, в цитохромоксидазных — дыхание, а в смешанных — оба эти процесса. Восстановителем цитохромоксидазы служил водорастворимый белок цитохром с. [c.80]

Была проведена модификация отдельных остатков лизина на поверхности молекулы цитохрома с таким образом, чтобы положительно заряженная аминогруппа была замещена нейтральной либо отршхательно заряженной, и проанализировано влияние таких модификаций на транспорт электронов от комплекса Ь-с к цитохрому с и от цитохрома с к комплексу цитохромоксидазы. Некоторые модификации не влияли на транспорт электронов (рис. 7-8, светлые кружки), тогда как другие ингибировали его на этапе переноса от комплекса Ь-с на цитохром с (рис. 7-8, А, кружки серого цвета) либо от цитохрома с к комплексу цитохромоксидазы (рис. 7-8, Б, кружки серого цвета). В другой серии опытов было показано, что несколько остатков лизина, за счет которых ингибировался перенос электронов к или от цитохрома с, были защищены от ацетилирования, если цитохром с был связан либо с комплексом Ь-с , либо с комплексом цитохромоксидазы. Каким образом по этим результатам можно определить характер взаимодействия цитохрома с с двумя комплексами связывается ли он с ними одновременно или же совершает челночные перемещения между ними [c.81]

Решение этого вопроса связано со значительными методическими трудностями. Оценка абсолютного и относительного вклада метаболических путей, связанных с потреблением кислорода, проводится обычно с помощью ингибиторного анализа, т. е. путем искусственного вьшлючения работы различных звеньев метаболизма. Однако, по-видимому, практически не существует ингибиторов, которые в условиях интактной клетки не влияли бы на другие метаболические пути различных компартментов и гарантировали бы полное выключение лишь какой-то одной реакции. Так, цианиды являются специфическими ингибиторами цитохромоксидазы. Тем не менее в более высоких концентрациях они могут взаимодействовать с цитохромом Р-450, подавляя активность монооксигеназных реакций. Кроме того, они являются ингибиторами ката-лазы, ксантиноксидазы и других оксидаз цитозоля. В этом случае ингибирующий эффект проявляется при концентрациях, которые еще не действуют на дыхательную цепь митохондрий. Амитал, как и другие барбитураты (гексобарбитал, фенобарбитал и пр.), являясь ингибитором транспорта электронов в НАД-зависимом участке дыхательной цепи митохондрий, наряду с другими ксенобиотиками может метаболизироваться в системе монооксигеназных реакций. Антимицин А в клеточных системах может взаимодействовать с внутриклеточными белками раньше, чем проявится его эффект, связанный с дыхательной цепью. Кроме того, он может инициировать образование Н2О2, что также может искажать конечный результат, измеряемый по дыханию. [c.131]

По современным представлениям SH-глутатион занимает центральное место в регуляции окислительно-восстановительного баланса различных клеток млекопитающих, хотя источники восстановительных эквивалентов, обеспечивающие поддержание уровня восстановленности SH-глутатиона, могут отличаться у разных клеток и у клеток одного типа в зависимости от смены энергетического режима. Обсуждаемый опыт позволяет предположить, что источником восстановительных эквивалентов для восстановления феррицианида в свежеотмытой суспензии являются редокс-системы, обеспечивающие регенерацию глутатиона. Восстановительная активность клеток асцитной карциномы Эрлиха увеличивается при ограничении транспорта электронов на кислород как на зфовне НАД-зависимого участка, так и на уровне цитохромоксидазы. Можно предположить, что эти изменения отражают изменившиеся возможности переноса генерируемых клеткой восстановительных эквивалентов на кислород в ходе биоэнергетической трансформации энергии. В этом случае восстановительную активность можно рассматривать как меру дефицитности клеток по кислороду. [c.212]

Таким образом, асцитные клетки являются удобным объектом для исследования физиологической роли обмена восстановительных эквивалентов между функционирующими в условиях гипоксии клетками и окружающей средой. Будучи аэробными по признакам энергетического метаболизма, клетки асцитных опухолей тем не менее функционируют при гораздо меньших значениях рОг, чем остальные клетки и ткани организма-опухоленосителя. В таких гипоксических условиях должно возникать реальное ограничение транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий через цитохромоксидазу. Это ограничение может обеспечить постоянный поток восстановительных эквивалентов из объема, занятого опухолью, к другим тканям и жидкостям организма. В этом случае клетки асцитных опухолей можно рассматривать как объект, использующий обмен восстановительных эквивалентов с окружающей средой для расширения интервала рОг, пригодного для существования, в сторону низких значений при одновременном сохранении высокоэффективной системы окислительного фосфорилирования в дыхательной цепи митохондрий. [c.214]

При ограничении транспорта электронов в дыхательной цепи митохондрий происходит заметное увеличение скорости восстановления феррицианида калия срезами печени. Так, ингибитор цитохромоксидазы — цианистый калий — в концентрации 1 мМ вызывает увеличение измеряемого параметра па 50—80% при одновременном подавлении скорости дыхания па 70—80%. При внесении ингибитора НАД-зависимого участка амитала скорость восстановления увеличивается па 10—30% при нодавлении дыхания па 30—40%. Эти результаты просто интерпретируются с точки зрения конкуренции между феррицианидом и кислородом за восстановительные эквиваленты, поступающие в систему SH-глутатиона. С этих позиций следует ожидать также увеличения скорости восстановления феррицианида при уменьшении содержания кислорода в среде инкубации. Действительно, при уменьшении рОг от 160 до 5— 10 мм рт. ст. происходит увеличение скорости восстановления феррицианида приблизительно па 200%. Таким образом, зависимость регистрируемого параметра от рОг может служить мерой ограничения окислительного обмена доступностью кислорода, подобно тому как это было рассмотрено для асцитных клеток. [c.218]

Различные типы клеток обладают способностью проду дировать во внешнюю среду восстановительные эквивален ты. В эритроцитах, дрожжах и асцитных клетках преиму щественными источниками, по-видимому, являются восста новители, связанные с системой глутатиона. В клеткаа печени роль источников восстановительных эквивалентов связанных с дыхательной цепью митохондрий, повышаете по сравнению с другими рассмотренными объектами. В аэробных клетках их восстановительная активность по отношению к внеклеточной редокс-системе зависит как 01 уровня восстановленности внутриклеточных редокс-систем, так и от метаболической активности клеток. Транспорт восстановительных эквивалентов через клеточную поверхность увеличивается при ограничении в дыхательной цепи транспорта электронов на кислород. Таким образом, восстановительную активность клеток можно рассматривать как меру дефицитности клеток по кислороду, а перенос восстановительных эквивалентов через клеточную мембрану есть путь, альтернативный восстановлению кислорода при участии терминальных оксидаз. Этот путь может быть использован клетками в гипоксических условиях, когда создаются реальные условия для ограничения транспорта электронов в дыхательной цепи через цитохромоксидазу и увеличения степени восстановленности внутриклеточных кофакторов окислительного обмена. [c.220]

В большинстве клеток с цитохромоксидазой взаимодействует около 90% всего поглощаемого кислорода. Токсичность таких ядов, как цианид и азид, связана с их способностью прочно присоединятъся к цитохромоксидазному комплексу и блокировать тем самым весь транспорт электронов. [c.453]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология