Окисление цитохромы митохондрий

Окисленный цитохром с восстанавливается вновь посредством предшествующего компонента дыхательной цепи — производного хинона (он называется уби-хинол, сокращенно рНг). Процесс происходит таким о разом, что ионы Н+, выделяющиеся при этой реакции, остаются снаружи митохондрии [c.111]

Цитохром с легко экстрагируется из любой содержаш ей его ткани и может быть просто и быстро очиш,ен. В связи с этим структура цитохрома с изучена гораздо лучше, чем структура других цитохромов. Однако, хотя аминокислотная последовательность цитохрома с из разных тканей детально изучена [66], механизм окисления и восстановления железа в геме остается по существу неизвестным. Проводимые сейчас исследования показывают, что восстановление цитохрома с происходит через предварительное акцептирование электрона белком цитохрома, сопровождающееся изменением третичной структуры белка ([10] и С. Гринвуд, личное сообщение). В цитохроме с гем связан с белком через этиленовые группы колец I и II в положении 2 и 4 соответственно и через серу цистеина. Кроме того, две из шести координационных связей железа в геме замыкаются на имидазольном кольце гистидина [87]. В дыхательной цепи митохондрий цитохром с является субстратом цитохромоксидазы. [c.64]

Цитохром Ь ассоциирован с липопротеиновой мембраной митохондрий и, возможно, сам является липопротеином. Относительно роли этого гемопротеида в животных тканях существуют различные мнения, однако можно предположить, что он находится на главном пути окисления сукцината. Антимицин, ингибирующий окисление сукцината, вероятно, реагирует непосредственно с цитохромом Ь. Аналогичные соединения, цитохромы Ьи были выделены из некоторых бактерий. [c.155]

Было высказано предположение, что фенолоксидаза может функционировать в переносе электронов к цитохрому с в митохондриях и к цитохрому f в хлоропластах Боннер показал, что цитохром с является хорошим акцептором электронов при окислении р-крезола. [c.163]

Михаэлис в 1900 г. впервые применил янус зеленый для прижизненного окрашивания митохондрий, последние приобретают при этом зеленовато-синий цвет из-за наличия в них цитохром-оксидазной системы, поддерживающей краситель в окисленном состоянии. Митохондрии легко окрашиваются железным гематоксилином, кислым фуксином, метиленовым синим, янусом зеленым и другими красителями. При использовании обычных фиксаторов митохондрии разрушаются, поэтому для их изучения применяют методы, основанные на стабилизации их липопротеидной структуры при длительном воздействии агентов, например четырехокиси осмия, хромовой кислоты, бихромата калия. [c.48]

Рис. 21-24. Завершающая стадия метаболическою окисления-дыхательная цепь. Все ко.мпоненты цепи собраны па внутренней поверхности внутренней мембраны митохондрии в четыре макромолекулярных комплекса, содержащих цитохромы, флавопротеиды и другие негемиповые железосодержащие белки. Кофермент р, или убихинон, и цитохром с играют роль переносчиков протонов и электронов от одного комплекса к следующему. Восстановление осуществляется путем переноса протонов до тех пор, пока этот процесс не достигнет кофермента Q, после чего оно осуществляется путем переноса электронов, а протоны переходят в раствор. Электроны и протоны снова объединяются в конце цепи, когда кислород восстанавливается до воды. Свободная энергия запасается в молекулах АТФ, образующихся в трех из четырех комплексов.

В митохондриях некоторых тканей (печени, почки и др.) была обнаружена еще одна НАДН-оксидазная система, которая локализована в наружной мембране и, по-видимому, легко доступна для цитоплазматического НАДН. Этот так называемый внешний, нефосфорилирую-щий путь окисления НАДН включает в себя специфический флавопротеид — НАДН цитохром os-оксидоредуктазу и цитохром O5. Цитохром 5 является слегка аутоксидабельным гемопротеидом, а физиологическим акцептором электронов с цитохрома O5, по-видимому, служит цитохром с. В экспериментальных условиях активность этого пути окисления НАДН может быть измерена только после добавления цитохро-ма с, значительная часть которого вымывается из межмембранного пространства в процессе выделения митохондрий. В отличие от НАДН-оксидазной активности дыхательной цепи митохондрий внешний путь окисления НАДН нечувствителен к ротенону. [c.437]

Цитохромы. Группа сложных белков, локализованных в митохондриях, которые играют важную роль в процессах биологического окисления. Лучше всего изучен цитохром е (молекулярная масса 12 400). Цитохромы осуществляют конечные реакции окис-литепьпого метаболизма пищи. [c.195]

Два флавопротеидных фермента, играющих большую роль в дыхательной цепи, выделены в очищенном состоянии. Это сукцинатдегидрогеназа и НАД-Нг-цитохром-с-редуктаза. Сукцинатдегидрогеназа получена в виде почти гомогенного фермента из митохондрий бычьего сердца. Она содержит одну молекулу ФАД и 4 атома негеминового железа на молекулу фермента. Сукцинатдегидрогеназа катализирует восстановление сукцинатом феназинметасуль-фата и феррицианида метиленовый синий, цитохром с и кислород не восстанавливаются. НАД-Нг-цитохром-с-редуктаза выделена из сердечной мышцы и из частиц, переносящих электроны (см. стр. 225). Как и сукцинатдегидрогеназа, она содержит одну молекулу флавина (точное химическое строение его неизвестно) и 2—4 атома негеминового железа на молекулу фермента. Негеминовое железо у этих двух ферментов, вероятно, играет важную роль в восстановлении цитохрома с. Показано [3], что негеминовое железо в НАД-Нг-Цитохром-с-редуктазе во время катализа претерпевает восстановление и окисление. Недавно из растений были получены растворимые препараты сукцинатдегидрогеназы, а из митохондрий проростков гороха и из початка Arum в частично очищенном виде получена растворимая НАД-Нг-цитохром-с-редуктаза. [c.212]

Принцип этого метода в основном тот же, что и принцип метода, примененного Сенгером для определения последовательности аминокислот в молекуле инсулина. Вначале дыхательную цепь разделяют на фрагменты или механически (методом ультразвука), или путем разрушения липидного цемента детергентами, спиртами или дезоксихолевой кислотой. Затем фрагменты разделяют с помощью ультрацентрифугирования. Определяя химические и ферментные свойства этих фрагментов, можно реконструировать последовательность реакций интактной дыхательной цепи. Этот метод был впервые чрезвычайно успешно применен Грином и его сотрудниками. В целях удобства работу проводили почти исключительно на митохондриях животных. Дыхательная цепь особенно легко поддается расщеплению в некоторых точках, указанных на фиг. 62 буквами. При расщеплении в точке А из дыхательной цепи высвобождаются пиридинпротеиды, образуя фрагмент ( переносящую электрон частицу ), уже не способный окислять промежуточные продукты цикла Кребса, но получивший теперь способность окислять НАД-На (в отличие от интактных митохондрий). Таким образом, при расщеплении в точке А удаляются пиридин-протеиды, необходимые для дегидрирования кислот цикла Кребса, но в то же время открываются участки, пригодные для окисления НАД-Нг. Многочисленные исследования были проведены с так называемой переносящей электрон частицей . Расщепление в точках В Л О приводит к образованию фрагмента, обладающего сукци-нат-цитохром-с-редуктазной активностью, но не активного по отношению к связанным с пиридиннуклеотидами субстратам. Обычно наблюдается хорошее соответствие между ферментативной актив- [c.225]

Первый метод основан на определении вре.меннбй последовательности, в которой реагируют компоненты этой цепи. Можно определить последовательность реакций восстановления в преимущественно окисленной дыхательной цепи или, наоборот, последовательность реакций окисления в преимущественно восстановленной цепи. Для митохондрий животных Чанс и Уильямс [9] приводят следующую последовательность реакций восстановления вначале восстанавливаются пиридиннуклеотиды, далее флавопротеиды, затем цитохромы Ь, Сь с, а и а - Реакции окисления преимущественно восстановленной цепи осуществляются в противоположной последовательности. Так, цитохром Оз окисляется первым, а затем окисляются цитохромы а, с, Сь Ь, флавопротеиды и, наконец, пиридиннуклеотиды. [c.226]

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]

Биологическое действие. Убихинон — очень важный кофермент процессов биологического окисления питательных веществ и образования энергии в клетках. Входя в состав компонентов дыхательной цепи в митохондриях, он осуществляет перенос водорода через мембраны к цитохро-мам. Кофермент О включен во многие пищевые смеси, которые используются для коррекции массы тела, повышения физической работоспособности, а также в растирочные препараты для улучшения энергообразования в суставах и мышцах. [c.125]

Цитохромы отличаются друг от друга по спектру поглощения и по сродству к кислороду, точнее, по окислительно-восстановительному потенциалу. Непосредственное присоединение электронов к молекулярному кислороду осуществляется цитохромом й + цитохром Яз. что все вместе называется цитохромоксидазой. Вся цитохромная система, включая цитохромоксидазу, осуществляющая перенюс электронов от флавиновых ферментов к кислороду, локализована преимущественно в митохондриях. Цитохромная система животной клетки, по современным представлениям, включает пять основных компонентов цитохромов (Ьь сь с, а, аз), по цени которых последовательно передает электрон от окисляемого субстрата к молекулярному кислороду. На последнем этапе цитохромоксидаза реагирует с кислородом, активирует его Т4 передает ему электроны. Молекулярный кислород, получив электроны, приобретает ионизированную форму (0 ) и способность легко соединяться с протонами, отнятыми от окисляемого субстрата одновременно с электронами на первых этапах окислении. [c.363]

В своих исследованиях А. Ленинджер показал, что два пути окисления НАД Нг отличаются не только местоположением в митохондриях и сопряженностью с фосфорилированием, но и чувствительностью к специфическим ингибиторам переноса электронов. Так, внешний путь, например, резко активирует добавлением цитохрома С (см. рис. 51), в то время как внутренний путь не нуждается в таком активировании, и окисление проходит через внутренний цитохром С митохондрий. Внутренний путь избирательно тормозится аитимицином А, внешний путь оказывается устойчивым к этому ингибитору. [c.373]

В третью группу входят самоокисляющиесяцитохромы наиболее важный член этой группы цитохром или цитохромоксидаза, которая является единственным железопорфириновым компонентом энзиматической системы дыхания митохондрий, непосредственно окисляющимся кислородом. Его форма с трехвалентным железом — парагематин он восстанавливается электронтранспортной системой в дыхательной цепи и затем вновь окисляется молекулярным кислородом. Очень мало известно о механизме окисления ферроцитохрома аз совершенно не ясно, участвуют ли в реакции формы в состоянии окисления большем, чем -ЬЗ. Трехвалентная форма прочно связывается с цианидом и другими ингибиторами дыхания форма с двухвалентным железом дает комплексы с моноокисью углерода. [c.186]

Для восстановления функциональной активности митохондрий после быстрого замораживания — отогрева в среде без криопротектора необходимо в среду криоконсервирования добавить субстраты (сукцинат, глутамат), ионы магния, адениновые нуклеотиды или ингибиторы перекисного окисления и гидролиза липидов фосфолипазами (комплексоны Са +, местные анестетики, антиоксиданты). При использовании этих соединений значения биоэнергетических показателей восстанавливаются при инкубации суспензии митохондрий в физиологических условиях и достигают 70% от уровня контроля. Иногда возникает необходимость сохранять функцию митохондрий в составе срезов тканей (почки, печени, сердца и т. д.). С целью увеличения срока хранения срезов ткани почки и улучшения структурно-функциональ-пого состояния митохондрий тканевой препарат замораживают следующим способом охлаждают на первом этапе от 37 до 4°С со скоростью 5—7°С/мин, на втором — со скоростью 1 — 1,5°С/мин до —(6—8)°С и на третьем этапе — со скоростью 300—400°С/мин до —196°С, т. е. быстрым погружением ткани в жидкий азот. Перед замораживанием сред ткани инкубируют в растворе, содержащем сукцинат и глутамат натрия, аденозинтри-фосфат, цитохром с, ЭДТА, сахарозу и фосфат в следующих соотношениях (М) [c.75]

Дыхательное фосфорилирование было открыто в начале тридцатых годов В. А. Энгельгардтом. Позднее были обнаружены дыхательные цепи. Было показано, что существуют дыхательные цепи, сопряженные и несопряженные с трансформацией энергии. В этом разделе мы рассмотрим дыхательную цепь, сопряженную с трансформацией энергии. В клетках эукариотов дыхательная цепь расположена во внутренней мембране митохондрий у дышащих бактерий — в цитоплазматической мембране и в специализированных мембранных структурах — мезосомах или тилакоидах. Дыхательная цепь включает четыре ферментных комплекса, катализирующих окисление НАДН кислородом НАДН-СоР-редукта-зу (комплекс I), сукцинат-СоР-редуктазу (комплекс П), СоРНг-цитохром-с-редуктазу (комплекс Ьс , или комплекс П1) и цито-хромоксидазу (комплекс IV) (рис. 46). [c.127]

В мембранах эндоплазматического ретикулума практически всех клеток локализована система монооксигеназного окисления, обладающая смешанными функциями и низкой специфичностью. Эта система была впервые обнаружена в 1950 г. в клетках печени, где она наиболее интенсивно развита, а ее основной компонент, цитохром Р-450 (цит. Р-450), названный так за характерный спектр поглощения восстановленного комплекса с СО в области 450 нм, был выделен и изучен в середине 70-х годов. В клетках некоторых тканей (например, кора надпочечников) монооксиге-назная система локализована в мембранах митохондрий. [c.133]

Фермент катализирует перенос электронов с цитохро-ма с на кислород. Он представляет собой железосодержащую истинную аэробщто оксидазу, которая встречается практически во всех клетках, за и<жлючением эритроцитов и анаэробных бактерий. Этот фермент нерастворим и прочно связан с митохондриями. Его действие зависит от обратимого окисления и восстановления кофактора железа. При этом электроны водорода переносятся на молекулярный кислород. В этом процессе образуется вода [c.215]

Цитохромоксидаза—гемопротеин, широко распространенный в растительных и животных тканях. Она служит конечным компонентом цепи дыхательных переносчиков, локализованных в митохондриях, и катализирует реакцию, в результате которой электроны, высвобождающиеся из молекул субстрата при их окислении дегидрогеназами, переносятся на конечный акцептор —кислород. Данный фермент отравляется окисью углерода, цианидом и сероводородом. Иногда цитохромоксидазу называют цитохромом j. Первоначально предполагали, что цитохром а и цитохром fltj—это автономные гемопротеины, поскольку каждый из них характеризуется определенным спектром, кроме того, они проявляют разную чувствительность к действию окиси углерода и цианида. В дальнейшем же было показано, что эти два цитохрома входят в сосх ав комплекса, который получил название цитохром аа Он содержит две молекулы гема, в каждой из которых атом железа может переходить из состояния Fe + в состояние Fe + и обратно в ходе окисления и восстановления, а также два атома Си, каждый из которых взаимодействует с одним из гемов. [c.120]

В митохондриях синтезируется донор энергии — аденозинтри-фосфорная кислота (АТФ), используемая в различных видах клеточной деятельности. Синтез АТФ происходит в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирова-ния. Главная система превращения энергии в митохондриях — дыхательная цепь переноса электронов, элементы которой находятся во внутренней мембране. В составе дыхательной цепи есть ферменты сукцииатдегидрогеназа, НАД-дегидрогеназа, цитохро-мы и другие компоненты. В различных точках цепи из аденозин-дифосфориой кислоты (АДФ) и фосфата образуется АТФ. [c.123]

Помимо оксидаз, в растительных клетках функционируют и различные оксигеназы (см. 4.2.1). В мембранах ЭР локализованы две редокс-цепи. В одной из них при окислении NADH с участием флавопротеина и цитохрома (рис. 4.9, 1) осуществляется оксигеназная реакция, связанная с гидроксили-рованием, приводящая к образованию ненасыщенных связей в жирных кислотах (десатурация). В животных тканях показана возможность взаимодействия этой цепи с редокс-цепью митохондрий. В этом случае электроны от цитохрома передаются на цитохром с дыхательной цепи митохондрий и завершающей оксидазой будет цитохромоксидаза. Во второй [c.163]

Печень. Митохондрии печени отличаются от митохондрий быстрых скелетных мышц и бурого жира, в частности тем, что в их внешней мембране существует очень активный путь свободного окисления НАДН — цитохром Ьъ. Процесс катализируется флави-новой НАДН-цитохром Ьб-редуктазой (синонимы флавопротеин-5 Ръ). [c.186]

Позднее было показано, что окисление лактата в митохондриях дрожжей идет в обход начальных и средних участков фосфорили-рующей дыхательной цепи. В обходном пути свободного окисления участвует цитохром Ьг, заключенный в межмембранном пространстве, а также цитохромоксидаза. НАД не нужен для окисления лактата дрожжевыми митохондриями. По данным А. Ф. Броди и сотрудников, клетки My oba terium phlei окисляют лактат быстрее, чем другие субстраты, но без фосфорилирования. [c.190]

В какой-то мере сходный эффект был описан при изучении паркинсонизма, вызванного деградацией допамин-образующих нейронов (черной субстанции) под действием 1-метил-4-фенил-метил-1, 2, 3, 6-тетрагидропиридина. Действующим началом оказался один из продуктов окисления названного вещества 4-фенил-Ы-метилпириди-ний-катион (МРР+), электрофоретически накапливающийся в митохондриях и блокирующий дыхательную цепь между НАДН-дегидрогеназой и KoQ. Можно задаться вопросом, почему страдает именно черная субстанция. В данном конкретном случае ответ известен именно в этой ткани мозга происходит энзиматическое образование МРР+ из предшественника. Во многих аналогичных ситуациях достаточной информации не существует. Так, пока неизвестно, почему введение в куриное яйцо антимицина А, специфического ингибитора /Со Нг-цитохром с-редуктазы, блокирует формирование сердца, в то время как другие органы эмбриона продолжают свое развитие. [c.244]

Искусственные доноры электронов. Восстановленная форма окислительно-восстановительной пары может выступать в качестве донора электронов. Так, например, в хлоропластах ионы марганца (napaMn VMn ) могут окисляться, заменяя тем самым воду. В качестве искусственного донора электронов наиболее широко применяется аскорбиновая кислота, обычно в смеси с другими веществами. Например, при работе с хлоропластами было показано, что в фотосистеме 11 аскорбиновая кислота в чистом виде или в смеси с фе-нилендиамином может подвергаться окислению вместо воды. Та же аскорбиновая кислота в сочетании с ДХФИ является донором электронов для фотосистемы I. При работе с митохондриями аскорбиновую кислоту часто применяют в сочетании с цитохромом с или с Ы,Ы,Ы, Ы -тетраметил-р-фенилендиамином (ТМФД) в обоих случаях электроны передаются на цитохром с. [c.234]

Восстановительные, эквиваленты, поступающие по этим двум путям, способны восстановить все остальные компоненты дыхательной ц пи, включая убихинон (коэнзим Р) и цитохромы. Из всех переносчиков электронов, участвующих в дыхательном метаболизме, только цитохром а,аз способен непосредственно переносить электроны на кислород. Поэтому электроны, получаемые при окислении самых различных органических молекул в клетке и используемые для получения энергии, в митохондриях должны пройти через это звецо. [c.53]

Направление редокс-изменений дыхательных переносчиков в условиях in vivo при переходе от состояния 3 к состоянию 4 качественно может не совпадать с тем, что известно для изолированных митохондрий. Например, во время активности коры головного мозга или спинного мозга цитохром а, 8s не восстанавливается, а становится более окисленным [311—313]. Эффект не связан с изменениями местного кровотока во время усиления нейрональной активности, приводявщми к увеличению локального рО, так как он воспроизводится на возбужденном мозге черепахи. Где снабжение кислородом происходит за счет его диффу-№и с поверхности [412]. Все это свидетельствует, с какой осторожностью следует проводить анализ активности дыхательной цепи и окислительного фосфорилирования в интактной клетке. [c.73]

Ингибирующий НАД-зависимое дыхание эффект амитала (ротенона), как известно, снимается в изолированных митохондриях производными убихинона, и в частности ме-надионом (витамин Кз), который, встраиваясь в дыхательную цепь, создает при наличии фермента Ь, В-диафо-разы шунт на участке НАД — цитохром Ь. Благодаря этому он может частично восстановить прерванный ингибитором транспорт электронов и тем самым дыхание. Этот эффект воспроизводится на срезах тканей при окислении малата (см. рис. 19) и не улавливается при окислении глюкозы. Следует, однако, оговорить, что трактовка таких результатов не может быть однозначной, потому что Кз является также акцептором электронов для НАДФН—цитохром с редуктазы эндоплазматического ретикулума. Разделить эффекты, связанные с Кз в цитозоле и митохондриях клеточных препаратов, не представляется возможным. [c.99]

Цианидчувствительное и амитал- и антимициннечув-ствительное окисления НАДН показаны для митохондрий печени [411а]. Оно может наблюдаться при холодовом стрессе и осуществляется через НАДН — цитохром bs ре [c.115]

Смотреть страницы где упоминается термин Окисление цитохромы митохондрий: [c.406] [c.410] [c.697] [c.204] [c.387] [c.68] [c.119] [c.299] [c.31] [c.132] [c.155] [c.181] [c.268] [c.47] [c.156] [c.74] [c.77] [c.233] [c.244] [c.244]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология