Митохондриальный цитохром

Наружная митохондриальная мембрана содержит моноаминоксидазу и цитохром bs, а также и другие белки. По своему составу она, вероят- о, похожа на мембраны эндоплазматического ретикулума. Для меж-мембранного пространства (между внутренней и наружной мембранами) одним из характерных ферментов считается аденилаткиназа (мио-киназа) [67] —ключевой фермент, участвующий в поддерживании [c.395]

Дыхательная цепь включает три белковых комплекса комплексы I, III и IV), встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану, и две подвижные мо леку лы-переносчика - убихинон (кофермент Q) и цитохром с. Сукцинатдегидрогеназа, принадлежащая собственно к цитратному циклу, также может рассматриваться как комплекс II дыхательной цепи. АТФ-синтаза иногда называется комплексом V, хотя она не принимает участия в переносе электронов (см. рис. 7.12). [c.174]

Другой характерный компонент структуры митохондрий — это матрикс, который заполняет просвет, окруженный внутренней мембраной. Он содержит много белка и некоторое количество липидов. Системы митохондриальных мембран характеризуются постоянной толщиной и определенным расстоянием в пространстве во всех изученных типах клеток. Митохондрии состоят из 30% жиров и липидов и более 50 % структурного белка. В белковых и липоидных слоях находятся ферменты, которые катализируют биохимические реакции в митохондриях. Часть митохондриальных ферментов, принимающих участие в окислительном фосфорилировании, довольно легко экстрагируется водой, солевыми растворами (КС1). К их числу можно отнести цитохром С и некоторые дегидрогеназы цикла Кребса. Экстракция других [c.369]

Рис. 9-67. Организация митохондриального генома человека, установленная в результате определения полной нуклеотидной последовательности ДНК. По данным аналогичного анализа, так же организованы митохондриальные геномы мыши и коровы. Обратите внимание на то, что, хотя имеется 13 участков, кодирующих белки, функции известны только для 5 из них (это три субъединицы цитохромоксидазы, одна субъединица АТР-синтетазы и цитохром Ь).

Б. А. Рубин и Л. Н. Логинова [1973] показали, что пероксидаза может осуществлять альтернативные пути окислительно-восстановительных реакций. Так, одна или больше митохондриальных изопероксидаз участвуют в побочном пути электронного транспорта без связи с участком окислительного фосфорилирования. Пероксидаза может выполнять роль и анаэробной дегидрогеназы (NAD Нг-дегидрогеназы или NAD Н-цитохром-с-редуктазы), что свидетельствует о вероятном функционировании этого фермента в. качестве переносчика электронов. Электроны, полученные от восстановленных пиридиннуклеотидов, пероксидаза передает на различные акцепторы и, следовательно, представляет собой одно из звеньев цепи переноса электронов в митохондриальной альтернативной дыхательной цепи [Рубин, Ладыгина, 1974]. [c.20]

Большинству требований филогенетических исследований соответствует цитохром с. в принципе для таких исследований можно использовать многие белки, однако наиболее удобным в этом аспекте оказался митохондриальный цитохром с (рис. 7.8), что было впервые продемонстрировано работами Смита, Марголиаша и Фича [502— 506). Критерии таких исследований и свойства цитохрома с, определившие выбор именно этого белка, перечислены ниже в пунктах а —д. [c.208]

Вероятно, что цитохром Сг, подобно цитохрому с в ЦЭТ митохондрий, функционирует в качестве подвижного переносчика электронов между сь (аналогичного митохондриальному цитохрому l) и реакционным центром. Донором электронов для цитохромов с является железосерпый центр Риске [Bowyer et al., [c.32]

Митохондриальные цитохром Р-450-содержа-щие монооксигеназные системы [c.124]

Комплекс b i включает один цитохром Ь, содержащий два гема низкопотенциальный Ь/ (синоним — >566, по а-максимуму спектра поглощения) и высокопотенциальный bh (или os6o) один негемовый железосерный центр (FeS) один цитохром i и несколько бесцветных белковых субъединиц разной молекулярной массы, не имеющих простетических групп. K0QH2 и цитохром Сг служат, соответственно, восстановителем и окислителем комплекса Ьси Цитохром С2 — водорастворимый цитохром, подобный цитохрому с митохондрий (см. разд. 3.4.5). В реконструированных системах митохондриальный цитохром с успешно заменяет цитохром Сг. Редокс-потенциалы компонентов комплекса представлены на рис. 18. [c.60]

Установлено, что плоскости гемов Ь ориентированы перпендикулярно поверхности мембраны. Судя по чередованию гидрофобных и гидрофильных последовательностей в белке, цитохром Ь может девять раз пересекать мембрану. В рамках этой модели наиболее вероятно, что оба гема локализованы между второй и пятой а-спиральными колоннами. Здесь каждый гем связан с белком по крайней мере тремя связями. Две из них образуются имидазольными группами остатков гистидина белка и железом гема, а третья — положительно заряженной группой остатков аргинина или лизина белка и отрицательно заряженной пропионатной группой гема. (Схема расположения гемов Ь приведена на рис. 28, описывающем хлоропластный цитохром 6е, гомологичный митохондриальному цитохрому Ь.) Все перечисленные аминокислотные остатки инвариантны у шести исследованных цитохромов Ь. По данным спектроскопии цитохромов Ь и модельных соединений, именно остатки гистидина служат аксиальными лигандами гема. [c.84]

Цитохромоксидазы выполняют в аэробных организмах уникальную функцию они соединяются с Ог почти таким же образом, как и гемоглобин, а затем быстро восстанавливают Ог до двух молекул НгО [24а]. Происходит разрыв связи О—О для восстановления требуется четыре электрона. Очевидно, процесс этот сложен и пока еще плохо изучен. Важно отметить, что цитохромоксидаза, содержащаяся в митохондриях млекопитающих, имеет два гема (цитохром а) и два атома u(I) на одну функциональную единицу. Таким образом, при восстановлении обеих молекул цитохрома а и двух атомов меди может быть запасено четыре электрона для последующего восстановления одной молекулы Ог. Химия цитохромоксидазы слабо изучена. Как впервые обнаружил Кейлин, только половина молекул цитохрома а соединяется с СО. Она была названа цитохромом аз. По данным электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия, в цитохромоксида-зе дрожжей имеется шесть или семь субъединиц с мол. весом от 5 000 до 42 000 [24Ь, с]. Интересно отметить, что три наиболее крупные субъединицы, по-видимому, кодируются генами митохондриальной ДНК. Группы гема присоединены к пептидам меньшего размера. Было высказано предположение, что в интактном ферменте молекула Ог вначале связывается между атомом железа цитохрома аз и ионом двухвалентной меди aV—Ог—Си+. На следующей стадии происходит двухэлектронный процесс восстановления Ог с образованием перекисной структуры и далее двух молекул воды. [c.376]

Цитохромы типа с возникли в результате дифференциации белков. Как показано в разд. 9.2, митохондриальные цитохромы с образуют хорошо изученную группу специализированных белков. Другие цитохромы с-типа выполняют различные функции, большая часть которых, однако, состоит в присоединении и переносе электронов [509]. Все цитохромы с можно рассматривать как типичный случай дифференциации белков, однако поскольку сам термин цитохром с возник в результате спектральной, а не структурной классификации, какие-либо обобш ения в настояш ее время вряд ли возможны. Помимо митохондриального цитохрома с рентгеноструктурный анализ завершен для трех бактериальных цитохромов (табл. 9.7) и начат для еще трех прокариотных цитохромов, а именно сс , Сщ и с [509]. [c.225]

Теория Митчелла получила ряд качественных подтверждений. Либерман и его сотрудники изучили транспорт ионов через искусственные фосфолипидные мембраны. В присутствии синтетических ионов, с зарядом, экранированным гидрофобными заместителями, например тетрабутиламмония N [(СПг)зСПз] 4 или тетрафенилбората В (СвП5)4, существенно повышается электропроводность системы. Эти ионы быстро диффундируют сквозь мембраны. Был изучен транспорт этих ионов через митохондриальные мембраны (ММ) и субмитохондриальные частицы (СМЧ), полученные путем обработки митохондрий ультразвуком. ММ и СМЧ оказываются ориентированными противоположным образом. Цитохром с локализован на внешней стороне ММ и на внутренней стороне мембраны СМЧ. Можно думать, что внутри-митохондриальное пространство заряжено отрицательно, а внутреннее пространство СМЧ — положительно. Энергизация СМЧ добавкой АТФ вызывает поглощение синтетических анионов, а деэнергизация ингибитором дыхания (актиномицином) или разобщителем окислительного фосфорилирования (производное фенилгидразона) вызывает выход анионов. Транспорт электронов в мембранах СМЧ сопровождается поглощением синтетических анионов. В свою очередь их транспорт нарушается ингибиторами электронного транспорта и разобщителями окислительного фосфорилирования. [c.436]

Митохондрии располагают своим собственным аппаратом для хранения и экспрессии их генетической информации. Эта информация, содержащаяся в митохондриальной ДНК, включает программы для синтеза специальных митохондриальных транспортных и рибосомных РНК. Кроме того, в митохондриальной ДНК запрограммировано несколько полипептидов, участвующих в выполнении основных функций митохондрий. В их числе некоторые из субъединиц цитохром оксидазы и АТФ-синтазы. Однако ббльшая часть белков программируется в ядре и синтезируется в цитоплазме вне митохондрий. Это же полностью относится к белкам, обслуживающим генетический аппарат митохондрий к митохондриальным ДНК- и РНК-полимеразам, к белкам митохондриальных рибосом, которые резко отличаются от цитоплазматических рибосом и по своим основным характеристикам приближаются к рибосомам прокариот, а также к аминоацил—тРНК-синтетазам, катализирующим аминоацилирование митохондриальных тРНК. Следовательно, митохондрии должны располагать механизмом для транспорта в них широкого спектра белков, синтезируемых в цитоплазме. То же в общих чертах можно отнести и к функционированию генетического аппарата хлоропластов. [c.434]

Может бьггь, и все другие глобулярные белки свернуты точно так же, как миоглобин На этот вопрос ответ уже получен, так как методом рентгеноструктурного анализа установлена третичная структура целого ряда других, небольших по размеру белков, состоящих из одной полипептидной цепи. Особенно интересны результаты, полученные при изучении митохондриального белка цитохрома с, который служит переносчиком электронов. Аминокислотная последовательность цитохрома с была определена более чем для 60 видов (разд. 6.10). Как и миоглобин, цитохром с-это небольшой гемсодержащий белок (мол. масса 12400), имеющий одну полипептидную цепь, состоящую приблизительно из 100 аминокислотных остатков, и одну гемогруппу, которая в этом случае ковалентно связана с полипептидом. Подобно миоглобину, цитохром с тоже свернут в компактную глобулу, причем большинство его гидрофильных К-групп расположено снаружи, а большинство гит дрофобных К-групп-внутри глобулярной структуры. Поскольку и цитохром с, и миоглобин-гемсодержащие белки, можно было бы думать, что они сходны и по третичной структуре. Но это не так. Рентгеноструктурный анализ цитохрома с показал, что он имеет совсем иную трехмерную структуру (рис. 8-5 и табл. 8-2). Если в миоглобине почти 80% аминокислотных остатков содержится в а-спиральных сегментах, то в цитохроме с на долю а-спиралей приходится только 40% остатков. В остальной части полипептидной цепи цитохрома с [c.192]

Наиболее многочисленны и особенно сложны монооксигеназные реакции, в которых участвует цитохром Р-450, принадлежащий к группе гемопротеинов. Этот цитохром обычно содержится не в митрхондриях, а в эндоплазматическом ретикулуме. Подобно митохондриальной цитохромоксидазе, цитохром Р-450 способен взаимодействовать и с кислородом, и с окисью углерода. Отличается же он от цитохромоксидазы тем, что комплекс его восстановленной формы с окисью углерода сильно поглощает свет в области 450 нм. [c.544]

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]

Митохондрии. Форма митохондрий печени соответствует эллипсоиду вращения, у которого длинная ось равна 3,3 мк, а короткая <1 мк. Сухой вес одной частицы равен приблизительно 1,1-Ю г. В клетке печени крысы имеется около 800 Митохондрий, на долю которых приходится примерно 20% всего азота или белка клетки. Плотность митохондрий в 0,25 М сахарозе равна 1,099, а константа седиментации — 1-10 3. Приблизительно 40% всего сухого веса митохондрий составляют фосфолипиды, из которых наиболее характерным является кардиолипип, поскольку он локализован почти исключительно в митохондриях. Митохондрии сердечной мышцы содержат на 1 г белка 1,46 мкг-атом Си и 3,3—6,4 мкг-атом Ге, не связанных с гемом, а также 2,5 мкг-атом Ге гема (цитохром). Кроме того, они содержат на 1 г белка около 0,5—0,6 мкмоль флавина и 4 мкмоль кофермента Q (убихинона). В настоящее время имеются достаточные основания считать, что небольшие количества РНК (- 1% от белка) и ДНК (<1% от белка), ассоциированные даже с наиболее хорошо очищенными препаратами митохондрий, не являются примесями, а играют какую-то функциональную роль (быть может, в биосинтезе некоторых митохондриальных белков ). [c.253]

Ясно, что если учесть еще присутствие двух подвижных переносчиков, KoQ и цитохрома с (они почти полностью отделяются при выделении комплексов), то этого достаточно, для того чтобы полностью описать все окислительно-восстановительные реакции митохондриальной системы переноса электронов. Так, объединение комплекса I с комплексом 1TI позволяет получить митохондриальную НАД-Н цитохром с — оксидоредуктазу. Комплексы II и III в сочетании дают митохондриальную сукцинат цитохром с — оксидоредуктазу, а комплексы I + III + IV — митохондриальную НАД Н-оксидазу, комплексы II + П1 -j- IV — митохондриальную сукцин-оксидазу и, наконец, совокупность комплексов I, II, III и IV — всю цепь переноса электронов, т. е. НАД-Н- и сукциноксидазу вместе (XV. 18). Для того чтобы такая реконструированная цепь эффективно работала, необходимо все эти комплексы смешать друг с другом в стехиометрических соотношениях, взяв их в довольно высокой концентрации вместе с цитохромом с и коферментом Q. Последние два компонента представляют собой подвижные, жирорастворимые переносчики, способные связывать между собой различные процессы как в реконструированных системах, так и в целых электронпереносящих частицах (ЭПЧ) или митохондриях. Кофермент Q благодаря своей длинной алифатической боковой цепи хорошо растворим в. липидах, а цитохром с, который представляет собой водорастворимый белок, становится жирорастворимым, соединяясь с митохондриальными фосфолипидами. Наиболее убедительные доказательства того, что реконструированная из четырех комплексов цепь переноса электронов точно воспроизводит цепь интактной митохондрии, были получены в опытах с использованием ингибиторов. [c.390]

Митохондриальная цепь переноса электронов может быть поочередно разделена на один из пяти ферментативно активных сегментов, которые могут быть в форме частиц или растворимых комплексов. Это 1) растворимый комплекс ферментов цикла трикарбоновых кислот 2) комплекс сукцинат- -редук-тазы 3) частица HAД-H2-Q-peдyктaзы 4) частица С-Нг-цито-хром с редуктазы 5) частица цитохром с-оксидазы (здесь О, обозначает убихинон или его производные). При соответствующих условиях полная цепь электронного переноса может быть составлена рекомбинацией различных сегментов. [c.300]

Большинство клеточных белков синтезируется в рибосомах ассоциированных с эндоплазматическим ретикулумом (гл. 11) Некоторые из белков, присутствующих в митохондриях (напри мер, цитохром с и малатдегидрогеназа), синтезируются в рибо сомах, а затем каким-то образом транспортируются в мито хондрии. Иногда ферменты, встречающиеся в двух компартмен тах, фактически представляют собой две или более формы (изоферменты). Эти изоферменты являются белками с разной аминокислотной последовательностью, т. е. они кодируются разными генами один белок присутствует в одной органелле, другой белок — в другой. Примерами такого рода являются митохондриальный и цитоплазматический изоферменты малат-дегидрогеназы (КФ 1.1.1.37), аспартатаминотрансферазы (КФ 2.6.1.1) и супероксндднсмутазы (КФ 1.15.1.1). [c.90]

В табл. 22.4 приведены комплексы, содержащие белки, синтезированные в митохондриях дрожжей. АТРаза состоит из двух частей мембранного фактора, образуемого двумя или более субъединицами, кодируемых митохондриальным геномом, и растворимой АТРазы F1, состоящей примерно из пяти субъединиц, синтезируемых в цитоплазме. Цитохром-с—оксидаза также состоит из субъединиц, происходящих из обоих источников. В состав комплекса цитохромов Ьс входит один белок митохондриального происхождения, связанный с щестью субъеди- ницами цитоплазматического происхождения. Малая субъединица рибосомы включает в себя один белок (Уаг 1), кодируемый митохондриальными генами. Были получены мутации, позволяющие идентифицировать почти все митохондриальные гены. [c.284]

Остальные гены, по всей вероятности, непрерывны. Им соответствуют две другие кодируемые митохондриальными генами субъединицы цитохром-оксидазы, субъединица (субъединицы) АТРазы и (в случае vari) рибосомный белок митохондрий. [c.285]

Обнаружена значительная гомология в строении полных нуклеотидных последовательностей митохондриальных геномов человека и мыши. Карта митохондриального генома человека приведена на рис. 22.3. На ней имеется 13 областей, которые потенциально могут кодировать белки. К ним относятся области, кодирующие цитохром Ь, три обычные субъединицы цитохром-ок-сидазы и одну из субъединиц АТРазы. Остальные рамки считывания обозначены как URF [от англ. unidentified reading /rames-неидентифицированные рамки считывания (НРС)] функции кодируемых ими белков пока не известны. [c.286]

Дыхательная цепь внутренней митохондриальной мембраны содержит три главных ферментных комплекса, участвующих в переносе электронов с NADH на О2. Если любой из этих комплексов выделить и встроить в мембрану липосомы, то можно продемонстрировать способность его переносить через эту мембрану протоны одновременно с транспортом электронов. В естественной мембране цепь переноса электронов дополняют мобильные переносчики - убихинон и цитохром с, передвигающиеся, подобно челнокам, от одного ферментного комплекса к другому и обратно. Путь электронов в этой цепи можно представить следующей схемой NADH NADH-дегидрогеназный комплекс убихинон комплекс Ь-С] цитохром с цитохромоксидазный комплекс - молекулярный кислород (О2). [c.459]

На пути от NADH к О2 дыхательная цепь содержит три основных ферментных комплекса, находящиеся во внутренней митохондриальной мембране. Если любой из этих комплексов выделить и встроить в мембрану липосомы, то можно экспериментально доказать способность его переносить протоны через мембрану одновременно с транспортом электронов. В естественной мембране цепь переноса электронов дополняют мобильные переносчики-убихинон и цитохром с. Путь электронов в этой цепи можно представить следующей схемой [c.35]

В настоящее время нет единой классификации изоформ цит. Р-450. Изоферменты, полученные из печени кролика, обозначаются прописными буквами (например, Р-450 ЬМ), цитохром из печени крыс — строчными (цит. Р-450а, Р-450г,, Р-450с), иногда в обозначении используется аббревиатура субстратов. Следует обратить внимание на две группы цитохромов. Первая группа — ферменты, локализованные в тканях, активно участвующих в метаболизме гормонов (кора надпочечников, плацента, половые клетки). К этой группе относятся как микросомные, так и митохондриальные белки, которые включаются в метаболизм, например, стероидов цит. Р-450 (осуществляет ароматизацию андро- [c.135]

С. Сингер выдвинул положение о том, что мембранные белки можно подразделить на две большие группы, периферические и интегральные, в зависимости от того, как они связаны с мембраной (рис. 4.14). Периферические белки экстрагируются из мембраны при сравнительно мягкой обработке, например при повышении ионной силы. Эти белки обычно устойчивы в водных растворах и не очень прочно связаны с липидами. Примерами белков этого типа могут служить цитохром с из митохондриальной мембраны и спектрин (белковый компонент мембраны эритроцита). [c.221]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология