Кислород поглощение митохондриями

Изучение процесса дыхания в изолированных митохондриях. Можно изучать клеточное дыхание на препаратах изолированных митохондрий, наблюдая за тем, как изменяется поглощение кислорода этими препаратами в зависимости от условий. Если к активно дышащим митохондриям, использующим в качестве единственного источника топлива пируват, добавить 0,01 М малонат натрия, то дыхание внезапно прекращается и накапливается один из промежуточных продуктов метаболизма. [c.506]

Митохондрии бурого жира. У новорожденных детей в области шеи и в верхней части спины имеется особая жировая ткань, которая у взрослых практически отсутствует,-так называемый бурый жир. Бурую окраску придают этой ткани митохондрии, которых в ней чрезвычайно много. У некоторых животных, впадающих в зимнюю спячку или приспособленных к обитанию в холодных местностях, тоже имеется бурый жир. В то время как в митохондриях печени при окислении NADH на каждый атом поглощенного кислорода образуются обычно три молекулы АТР, в митохондриях бурого жира [c.549]

ЧТО способность осуществлять окислительное фосфорилирование присуща исключительно митохондриям, что дыхание (т. е. окисление) и фосфорилирование могут быть разобщены с помощью определенных соединений, таких, как 2,4-динитрофенол, что подавляющее число точек фосфорилирования связано с цепью переноса электронов, а не с окислением на уровне субстрата и что число молей АТФ, образующегося на 1 г-атом поглощенного кислорода, т. е. отношение Р/0 для различных субстратов, подвергающихся одностадийному окислению, весьма близко к целым числам. Так, для превращения а-кетоглутарата в сукцинат было получено значение Р/0 4 для превращения малата в оксалоацетат, глутамата в а-кетоглутарат и 3-оксибутирата в ацетоацетат отношение Р/0 равно 3 для превращения сукцината в фумарат или малат это отношение равно 2. [c.394]

Фиг. 26. Полярографическая запись поглощения кислорода изолированными митохондриями маша (сделана

Пробы 3, 6, 9 служат контролем и их не инкубируют в аппарате Варбурга. Доводят температуру в термостате до 26° С. Готовят раствор гексокиназы на 0,5 М глюкозе, исходя из расчета 0,5—1 мг гексокиназы на пробу (необходимое количество гексокиназы находят в предварительных опытах). Выделяют митохондрии из исследуемой ткани (с. 403). Во все сосудики разливают по 0,2 мл раствора гексокиназы в глюкозе и по 0,4 мл суспензии митохондрий, быстро притирают сосудики к манометрам и помещают их в термостат аппарата Варбурга. Включают качающий механизм и через 10 мин, в течение которых происходит выравнивание температуры, подводят жидкость в обоих коленах манометра до одного уровня (150—250), закрывают краны и приступают к определению поглощения кислорода. [c.468]

Рис. 13.8. Соотношение между скоростью фосфорилирования и скоростью поглощения кислорода в митохондриях печени крыс прн различных степенях

Одним из основных параметров, характеризующих обмен выделенных митохондрий, является их способность к поглощению кислорода и зависимость скорости дыхания от присутствия акцепторной системы (АДФ-ЬФн) (см. также с. 462). В связи с этим для изучения метаболизма митохондрий необходимо иметь метод, позволяющий точно измерить поглощение кислорода при окислении митохондриями тех или иных субстратов. [c.480]

В кювету полярографа помещают 2 мл среды инкубации (п. 4), погружают электроды и устанавливают положение пера самописца в исходное положение. Добавляют примерно 50 мкл густой ( — 100 мг/мл) суспензии митохондрий. Через 1—2 мин в кювету добавляют глутамат и малат до конечной концентрации, равной 5 мМ. Регистрируют постоянную скорость дыхания и через 1—2 мин добавляют 100 мкМ 2,4-динитрофенол. Наблюдают увеличение скорости поглощения кислорода. [c.440]

На основании изучения энергетических процессов, происходящих в митохондриях животных клеток, В.П.Скулачев предложил следующую классификацию реакций взаимодействия клетки с молекулярным кислородом (рис. 89). Порцию поглощенного клеткой О2 можно разделить на две неравные части. Основная масса кислорода потребляется клеткой с участием клеточных ферментных систем. Поглощение клеткой какой-то части О2 не связано с ее ферментными системами. Иллюстрацией последнего служит хорошо известный факт активного поглощения кислорода су- [c.344]

В опытах с листьями наземных растений в замкнутой системе (фиг. 38, Б) имеются еще более сложные источники ошибок. Здесь один и тот же воздух в течение продолжительного времени циркулирует, проходя последовательно через прибор для измерения концентрации и через листовую камеру. Поэтому фотосинтез происходит при непрерывно уменьшающейся концентрации СОа и скорость его в любой момент времени можно определить, исходя из известного объема системы и наклона кривой, описывающей изменение концентрации СО2 во времени. Этот наклон определяется не только скоростью поглощения и выделения СО2 (соответственно хлоропластами и митохондриями), но и наружной концентрацией СО2 в данный момент времени, предшествующими изменениями этой концентрации во времени и, наконец, всеми значениями внутреннего сопротивления движению СО2. При наличии,очень точного метода определения концентрации объем замкнутой системы можно сделать достаточно большим относительно поверхности листа для того, чтобы снижение концентрации происходило крайне медленно (и вместе с тем поддавалось измерению). В противном случае видимый фотосинтез следует измерять в открытой или, еще лучше, в полузамкнутой системе (см. ниже), так как в этих случаях можно поддерживать постоянную скорость фотосинтеза, пополняя запас СО2 в воздухе по мере его расходования. Следует указать, что те же самые рассуждения приложимы и к опытам с открытой и замкнутой системами, в которых измеряются изменения концентрации кислорода, поскольку выделение кислорода обычно считается эквивалентным поглощению СОг- Однако теоретичесю [c.85]

Химическое строение активной формы уксусной кислоты долгое время оставалось неясным только в последние годы удалось расшифровать структуру этого соединения. Вместе с тем был выяснен и механизм окислительного декарбоксилирования пировиноградной кислоты у некоторых микроорганизмов. [Установлено, что декарбоксилирование пировиноградной кислоты, сопровождающееся поглощением кислорода, катализируется сложной системой, в состав которой входит особая дегидрогеназа, коферменты (тиаминпирофосфат, липоевая кислота, коэнзим А, НАД) и система ферментов — катализаторов тканевого дыхания. Вся эта система локализована в митохондриях. [c.274]

В 1961 г. английский биохимик П. Митчел выдвинул хемиосмо-тическую (электрохимическую) гипотезу энергетического сопряжения окисления и фосфорилирования, которая в дальнейшем получила подтверждение и развитие во многом благодаря работам советских ученых (В. П. Скулачев, Е. А. Либерман). Принцип хемиосмотического сопряжения иллюстрирует рис. VI. 14. Субстрат АНг —донор водорода — окисляется на активном центре фермента, встроенного на внешней стороне мембраны митохондрии. При этом 2Н+ и А выбрасываются в окружающую среду, а два электрона переносятся на внутреннюю сторону мембраны по так называемой дыхательной цепи, ориентированной поперек мембраны. Локализованный на внутренней стороне переносчик электронов передает электроны акцептору водорода В (например, кислороду), который присоединяет 2Н+ из внутримитохондриального матрикса. Таким образом, окисление одной молекулы АНг приводит к возникновению 2Н+ во внешнем пространстве и исчезновению 2Н+ из внутреннего пространства митохондрии. Возникший градиент ионов водорода генерирует трансмембранный потенциал, который оказывается достаточным по величине для осуществления реакции фосфорилирования. Последняя состоит во взаимодействии АДФ с фосфатом Ф и приводит к образованию АТФ с поглощением 2Н+ из внешнего пространства и выделением 2Н+ в матрикс. Величина трансмембранного потенциала сравнительно 160 [c.160]

В клетках или тканях, обладающих в норме аэробным типом обмена, скорость потребления глюкозы в процессе гликолиза возрастает в отсутствие кислорода и снижается в его присутствии. Это явление известно под названием эффекта Пастера. Влияние кислорода на скорость гликолиза осуществляется через сопряженное окислительное фосфорилирование в митохондриях, так как разобщение поглощения кислорода и фосфорилирования с помощью динитрофенола приводит к увеличению скорости гликолиза [25, 33]. В качестве одной из возможных причин конкурентного взаимодействия митохондриального окисления и гликолиза можно предположить их общую зависимость от АДФ как акцептора фосфата. Тогда ингибирование митохондриального фосфорилирования АДФ может приводить к повышению концентрации этого соединения и тем самым к активации стадий гликолиза, зависящих от АДФ. Аналогичные аргументы можно использовать и для объяснения конкуренции между этими двумя процессами за неорганический фосфат. [c.117]

Некоторые (Кок, Колесников) считают, что реакция выделения кислорода может катализироваться теми же ферментами, что и поглощение кислорода в процессе дыхания митохондрий. По мнению этих авторов, в хлоропластах за счет энергии света может осуществляться обратная дыханию реакция, сопровождающаяся выделением Ог- Колесников (1967), например, утверждает, [c.175]

В одной из предыдущих глав было показано, как под влиянием энергии поглощенного света в хлоропластах начинается перенос электронов по цепочке соединений, иногда значительно отличающихся по величине окислительно-восстановительного потенциала, а значит, и энергии. Если обратиться к аналогичному процессу электронного транспорта в митохондриях (который был расшифрован раньше, чем у хлоропластов), то можно убедиться, что эта энергия затрачивается на образование АТФ. Этот процесс получил название окислительного фосфорилирования, поскольку был сопряжен с окислением дыхательных субстратов кислородом. [c.186]

На фиг. 26 приведена полярографическая запись поглощения кислорода митохондриями маша в присутствии различных субстратов и кофакторов. При помещении митохондрий в изотоническую среду, содержащую только [c.60]

Почти несомненно, что цитохромоксидаза катализирует по крайней мере часть процесса поглощения кислорода во всех растительных тканях. Исследования изменений спектральных свойств цитохромов in vivo, аналогичные описанным выше для митохондрий (см. стр. 222), подтверждают эту точку зрения. Более того, дыхание ряда растительных тканей подавляется окисью углерода, причем это подавление снимается действием света. [c.239]

В растительных митохондриях обнаруживается зависящее от энергии восстановление НАД сукцинатом, по здесь в отличие от митохондрий животных для этого используется только энергия АТФ. В митохондриях растений в присутствии олигомицина сукцинат восстанавливает лишь незначительную часть всего пиридиннуклеотида [8], что не согласуется с характером аналогичного процесса в митохондриях животных. В митохондриях животных наблюдаются большие изменения скорости поглощения кислорода и окислительно-восстановительных уровней переносчиков при добавке двухвалентных катионов [14, 24]. В то же время в случае митохондрий корня свеклы и митохондрий маша добавление двухвалентных катионов сопровождается лишь небольшим ускорением дыхания (Боннер мл. и Робертсон, неопубликованные данные), а сдвиг окислительно-восстановительного состояния переносчиков при этом незначителен. [c.72]

Регуляцию дыхания можно лучше всего показать на митохондриях животных (фиг. 66, А). Никакого поглощения кислорода не происходит, когда митохондрии инкубируют в присутствии субстрата (глутаминовой кислоты), фосфата и кислорода. Быстрое поглощение кислорода начинается только после добавления АДФ и продолжается до тех пор, пока концентрация АДФ не уменьшится до низкого уровня в результате фосфорилирования в дыхательной цепи. Эту последовательность явлений можно повторить, снова добавляя АДФ. В митохондриях растений (фиг. 66, Б) заметное поглощение кислорода происходит и в отсутствие АДФ. Это показывает, что использованные в данной работе митохондрии растений не имели таких прочно сопряженных систем, как препараты митохондрий из животных тканей. Добавление АДФ к митохондриям растений вызывает значительное усиление поглощения кислорода. Затем интенсивность поглощения кислорода постепенно уменьшается по мере того, как добавленный АДФ фосфорилируется в АТФ. Дальнейшие прибавки АДФ приводят к повторению всей последователь- [c.244]

Суспензию митохондрий (1,5 мг митохондриального белка) добавляли (точка М) к раствору, содержащему 0,,3 М маннит, ОмМ калий-фосфатный буфер, pH 7,2, 5 мМ Mg U и 10 мМ K I. После добавления в суспен.зию малата и АДФ устанавливается некоторая скорость поглощения кислорода. Очень четко проявляется контроль скорости дыхания со стороны АДФ. Отношение скоростей иоглощения кислорода в состояниях 4 и 3 называется коэффициентом дыхательного контроля (в данном случае он равен примерно 6). На основании полярографической записи можно рассчитать величину отношения АДФ О, которое эквивалентно отношению Р 0. Общий объем реакционной смеси 3 мл. [c.61]

Цитохромы составляют группу железосодержащих белков и участвуют в переносе электронов от флавопро-теинов к молекулярному кислороду. В митохондриях клеток высших организмов идентифицировано 5 различ-НЬ1Х цитохромов Ь, с, Сг, а и Оз). Цитохромы различают по положению полос в спектрах поглощения в видимой области спектра. Для восстановленной формы цитохрома с характерны две полосы поглощения в желто-зеленой части спектра (максимум поглощения при 550 нм). В спектре окисленной формы цитохрома с этих полос нет. [c.114]

В 1958 г. Ларди и сотр. [59] обнаружили, что антибиотик олигомицин блокирует синтез АТФ, так что это приводит к подавлению поглощения митохондриями кислорода. Оказалось, что действие олигомицина снимается динитрс- [c.67]

Применение других подходов к проблеме локализации пунктов запасания энергии в дыхательной цепи дало по существу те же результаты. Например, многие исследователи обнаруживали, что отношение Р О, т. е. отношение количества фосфора, включенного в АТФ, к количеству поглощенного митохондриями кислорода, варьирует в зависимости от использованного субстрата окисления. Так, при окислении митохондриями а-кетоглутарата предельное значение отношения Р О составляет 4, а при добавлении динитрофенола это отношение надает до 1. Фосфорилирование, нечувствительное к действию динитрофенола, имеет место при превращении а-кетоглутарата в сукцинил-кофермент А. Это не окислительное, а так называемое субстратное фосфорилирование. Чувствительное к динитрофенолу фосфорилирование, когда субстратом служит глутамат, дает предельное отношение Р О, равное 3. При окислении сукцината отношение Р О достигает 2, а нри введении искусственного донора электронов (аскорбата) предельное отношение Р О составляет 1. Эти данные опять-таки указывают на то, что пункты фосфорилирования располагаются между пиридиннуклеотидом и флавопроте идом, между цитохромами 6 и с и между цитохромом с и цитохромоксидазой. [c.68]

В кювету полярографа, заполненную средой, содержащей 0,125 М сахарозу, 60 мМ КС1, 10 мМ трис-НС1, 0,1 мМ 2,4-динитрофенол и 40 мкМ цитохром с, вносят суспензию либо интактных митохондрий, либо митопластов, либо интактных митохондрий, разрушенных детергентом (конечное содержание белка в кювете полярографа —0,5— 1 мг/мл). Митохондрии, разрушенные детергентом, готовят, смешивая равные объемы густой суспензии митохондрий и 2%-ного раствора детергента твин-80. Смесь взбалтывают 2—3 мин и помещают на лед. Реакцию начинают добавлением нейтрализованной (pH 7,4) аскорбиновой кислоты (конечная концентрация 10 мМ). Регистрируют постоянное во времени поглощение кислорода и рассчитывают активность цитохромоксидазы в микроэлектронэквивалентах за 1 мин в расчете на 1 мг белка препарата. [c.412]

В полярографическую кювету, содержащую 2 мл среды инкубации,, погружают электроды, вносят 50 мкл суспензии обработанных антимицином митохондрий, добавляют 5 мМ малат и 5 мМ глутамат и через 1—2 мин вносят 50 мкл густой (50—70 мг/мл) суспензии препарата Кейлина—Хартри. Внесение субмитохондриальных фрагментов практически не вызывает стимуляции поглощения кислорода. Реакцию инициируют добавлением 4 мкМ Qa (осуществляющего перенос элект ронов между митохондриями и субмитохондриальными фрагментами неспособными окислять малат). По ходу реакции добавляют 100 мкМ динитрофенол и регистрируют увеличение скорости поглощения кисло рода. В том случае, если стимуляция разобщителем не наблюдается рекомендуется вдвое понизить количество вносимого препарата Кей лина—Хартри и (или) уменьшить концентрацию вносимого Q i. Нов торяют измерение с другими гомологами убихинона Qi (3 мкМ) и Qe (3 мкМ). Убеждаются в полной чувствительности наблюдаемой убихинон-редуктазной активности (измеренной с различными гомологами убихинона) к ротенону. С этой целью в кювету по ходу реакции вносят 5 мкМ ротенон и наблюдают полное ингибирование реакции. [c.440]

Эффекгивность окислительного фосфорилирования в митохондриях определяется как отношение величины образовавшегося АТФ к поглощенному кислороду АТФ/О или Р/О (коэффициент фосфорилирования). Экспериментально определяемые значения Р/О, как правило, оказываются меньше 3. Это свидетельствует о том, что процесс дыхания не полностью сопряжен с фосфорилированием. Действительно, окислительное фосфорилирование в отличие от субстратного не является процессом, в котором окисление жестко сопряжено с образованием макроэргов. Степень сопряжения зависит главным образом от целостности митохондриальной мембраны, сберегающей разность потенциалов, создаваемую транспортом электронов. По этой причине соединения, обеспечивающие протонную проводимость (как 2,4-ди-нитрофенол), являются разобщителями. [c.313]

Рис. 9. Действие флоридзина на окисление и фосфорилирование в митохондриях гороха. По оси абсщгсс — Концентрация флоридзина. По оси ординат — поглощение кислорода (АО) и эоте1рификащ1я фосфора (АР)

Число точек фосфорилирования и их локализация в цепи переноса электронов были установлены с помощью целого ряда прямых и косвенных методов. Прямые измерения обычно проводят с помощью полярографического метода, определяя поглощение кислорода, или же используют изотопную метку (Р ), или, наконец, определяют образование АТФ или убыль АДФ с помощью ферментативных методов. Сравнение полученных при этом значений для отношения Р/0 показало, что для истинного фосфорилирования, обусловленного реакциями в дыхательной цепи, отношение Р/0 равняется 3 (окисление восстановленного НАД и субстратов НАД-дегидрогеназы) и 2 (для субстратов флавиновых ферментов, например для сукцината). Поскольку стадии, следующие за реакциями, которые протекают с участием флавопротеидов, для всех субстратов одинаковы, одна из точек фосфорилирования должна быть локализована в пределах комплекса I. Оставшиеся две точки, таким образом, должны быть расположены на коротком отрезке цепи между коферментом Q (цитохром Ъ) и Ог- Одна из них (точка 2), вероятно, локализована между коферментом Q и цитохромом (или с), т. е. в пределах комплекса III. Такое заключение подтверждается тем, что в системе, в которой цитохромоксидаза блокирована с помощью H N, для окисления восстановленного НАД или В- 3-оксибутирата при добавлении цитохрома с величина Р/2о (то же, что и Р/0) оказывается равной 2. О локализации третьей точки фосфорилирования в области цитохромоксидазы можно судить по результатам только что описанных экспериментов, а также исходя из того факта, что окисление аскорбиновой кислоты — переносчика, способного отдавать электроны только цитохрому с,— в присутствии тетраметил-га-фениленди-амина (ТМФД) характеризуется отношением Р/0, равным единице. Ни скорость, ни стехиометрия этой реакции не изменяются в присутствии антимицина А. В основном к тем же выводам пришли Чанс и Уильямс, исходя из своих экспериментов с использованием ингибиторов (см. стр. 392). Когда к интактным митохондриям добавляют субстрат и Фн, наблюдается явление, получившее название дыхательного контроля] при этом в отсутствие АДФ скорость дыхания становится очень низкой (так называемое состояние 4). После добавления АДФ система возвращается в состояние 3. [c.394]

С точки зрения Толберта, открывшего в 1968 году пероксисомы в листьях (пероксисомами еще ранее, в 1966 году, были названы Де Дювом микротела из клеток печени и почек), они являются местом поглощения кислорода при фотодыхании. Механизм фотодыхания пероксисом сильно отличается от дыхания, осуществляющегося в митохондриях. [c.183]

Хьюм и др. [38] показали также, что окислительная активность митохондрий, выделенных из яблок (особенно из ткапи кожицы), повышалась на протяжении климактерического периода, причем это повышение начиналось за несколько дней до того, как усиливалось выделение СО2 в целом плоде. (Митохондриальную активность измеряли по поглощению кислорода и выделению углекислоты при добавлении сукцината и малата.) Это наблюдение наряду с тем фактом, что во время климактерического периода несколько возрастало содержание белка, привело Хьюма и его сотрудников к предположению, что в этот период происходит синтез ферментов (пируватдекарбоксилазы и малик-фермента), причем энергия, необходимая для этого синтеза, поступает за счет повышенной митохондриальной активности. Исследователи предположили, далее, что причиной конечного падения интенсивности дыхания до величины, которая остается затем почти постоянной (пока не наступит полный распад ткани), является недостаток кислотного субстрата, необходимого как для цикла Кребса, так и для малик-фермента. Нил и Хьюм [64] показали, что дыхательный коэффициент у дисков из сильно перезревших [c.488]

Механизм с участием гемоглобина обеспечивает обменное поглощение О2 и СО2. Изотермы адсорбции кислорода приведены на рис. 5.20. Характерная 8-образная кривая поглощения кислорода гемоглобином объясняется сложным механизмом внутриклеточного обмена, в котором участвует гемопротеин, называемый миоглобином. Миогло-бин связывает кислород Р-цепи гемоглобина (при протекании крови по капиллярным кровеносным сосудам), аккумулирует его и переносит в митохондрии. Поэтому поведение кривых на рис. 5.20 отражает взаимодействия гема, связанные с кооперативным и аллостерическим эффектами. [c.175]

Для выяснения факта декарбоксилпрования яблочной кислоты были проведены специальные опыты. Тонкие срезы ткани яблок (кожуры или мякоти) помещали в сосуды Варбурга и инкубировали их с яблочной кислотой. Определяли поглощение кислорода и одиовремеипо выделение углекислого газа срезами, помещенными в яблочную кислоту или в воду. Срезы мякоти яблок обладали слабой способностью окислять добавленную яблочную кислоту. При этом увеличивалось как потребление кислорода, так и выделение углекислого газа. Соотношения между выделенным СОг и потребленным Ог сохранялось равным единице. Следовательно, в наших условиях опыта ие происходило декарбоксилпрования яблочной кислоты мякотью яблок. Однако эти опыты еще не доказывают, что такой процесс отсутствует. Весьма возможно, что мы не смогли уловить его пз-за очень низкой окислительной активности этой ткани и нужны иные условия опыта, например изучение этого процесса в выделенных митохондриях. [c.214]

В работе Хенсона (Hanson, I960) отрезки зон роста корней сои и кукурузы инкубировались в растворе РНК-азы в концентрации 1 мг/мл. В опытах с отрезками, соответствующими зоне растяжения, наблюдалось увеличение выхода нуклеотидов в среду, уменьшалось количество полинуклеотидов в тканях и снижалась способность отрезков корней удерживать Rb . Содержание РНК в результате обработки РНК-азой снижалось также в изолированных митохондриях этиолированных проростков кукурузы (Hanson, 1959). У изолированных митохондрий, обработанных РНК-азой, уменьшалось содержание РНК, не изменялось или несколько снижалось поглощение кислорода и резко подавлялось поглощение фосфора. Полученные данные привели Хенсона к заключению, что РНК принимает участие в процессах, протекающих в мембранах, и что с потерей РНК [c.181]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология