Разобщители окисления и фосфорилирования

На рисунке схематично изображены принципы, лежащие в основе хемиосмотической теории окислительного фосфорилирования. Р, и Ро - белковые субъединицы, ответственные за фосфорилирование. Основной поток протонов создается сопряжением окисления с транслокацией протонов, переносимых с внутренней на наружную сторону мембраны эта транслокация осуществляется комплексами дыхательной цепи I, 111 и IV, каждый из которых действует как протонная помпа. Разобщители, например, динитрофенол, вызывают утечку Н через мембрану, сильно снижая электрохимический протонный градиент. Олигомицин специфически блокирует поток протонов через Рц [c.88]

Разобщители нарушают систему сопряжения процессов окисления в дыхательной цепи и фосфорилирования. В этих условиях процесс дыхания происходит неконтролируемым образом, поскольку концентрации ADP или Р, не являются лимитирующими. [c.132]

Доказательством верности теории Митчелла является то, что существование мембранного потенциала в митохондриях стало бесспорньгм, а также то, что ионофоры (валиномицин, грамицидин, динитрофенол) создают условия для свободного перемещения ионов Н , в результате исчезает протонный градиент, и синтез АТФ прекращается. Вещества, нарушающие градиент Н , называют разобщителями окислительного фосфорилирования. Количество АТФ, синтезируемое в процессе распада углеводов Поскольку окисление одной молекулы НАДН сопровождается синтезом трех молекул АТФ, а всего в ходе гликолиза, пируватдегидрогеназной реакции и реакций ЦТК образуется десять НАДН, то всего генерируется 30 молекул АТФ, а за счет окисления двух молекул ФАДН2 образуется еще четыре молекулы АТФ, т.е. всего 34 молекулы АТФ. К этому числу следует добавить две молекулы АТФ, синтезировавшихся в гликолизе, и две молекулы ГТФ, появившихся в ЦТК за счет субстратного фосфорилирования. [c.89]

Антибиотик олигомицин полностью блокирует окисление и фосфорилирование в интактных митохондриях. Однако если вместе с олигомицином добавить к системе разобщитель динитрофенол, то окисление протекает, но без фосфорилирования. Это означает, что олигомицин не действует непосредственно на дыхательную цепь, а подавляет стадию фосфорилирования (рис. 13.8). [c.132]

В живых организмах есть ряд механизмов, ответственных за сопряжение процессов окисления и фосфорилирования. К естественным разобщителям относится гормон щитовидной железы тироксин, аналогичное действие проявляют антипиретики (аспирин, ( нацетин),. антибиотики. Искусственным разобщителем является 2,4-динитро нол. Гормон поджелудочной железы инсулин усиливает сопряжение процессов дыхания и фосфорилирования. [c.204]

Образование АТФ подавляется ингибиторами мембранной АТФ-азы и разобщителями окисления и фосфорилирования, которые, согласно современным представлениям, делают энергосопрягающую мембрану полностью проницаемой для Н+. В последнем случае бактерии утрачивают также способность подкислять на свету окружающую среду. В противоположность этому различные ингибиторы электронно-транспортной цепи (переносчиков электронов) не блокируют бактериородопсиновый фотосинтез АТФ. [c.117]

Хемиосмотическая гипотеза объясняет необходимость мембран и механизм действия веществ — разобщителей окисления и фосфорилирования (протоиофоры). Последние служат переносчиками протонов через мембрану. При этом перенос их осуществляется па той стороне мембраны, где дыхание создает избыток ионов Н+, затем происходит их диффузия через мембрану и освобождение Н+ в противоположном отсеке, где водородные иоиы в дефиците. [c.264]

Показано, что полифенолы и особенно продукты их ферментативного окисления ингибируют экзоферменты паразитов. Полифенолы и продукты их окисления являются также разобщителями процессов окисления и фосфорилирования. Не исключено поэтому, что токсичное действие этих веществ обусловлено нарушением энергетического аппарата как паразита, так и растения-хозяина, вследствие чего и тот и другой лишаются необходимой для своей жизнедеятельности энергии. [c.294]

Механизм энергетических процессов у метанобразующих бактерий еще не расшифрован, но общие принципиальные положения установлены. Ясно, что получение энергии, по крайней мере при окислении Нг, сопряженном с восстановлением СОг, связано с функционированием электронтранспортной системы, включающей дегидрогеназы, переносчики электронов и редуктазы. Перенос электронов приводит к образованию трансмембранного протонного градиента, разрядка которого с помощью мембранной АТФазы сопровождается синтезом АТФ. Доказательством получения метанобразующими бактериями энергии в результате окислительного фосфорилирования служит подавление у них образования АТФ при действии разобщителей и ингибиторов АТФазы. Мало, однако, известно об электронных переносчиках. Не изучена организация дыхательной цепи и ее Н+-переносящих участков. [c.356]

Теплообразующая функция мембран. При инкубации митохондрий, хлоропластов и хроматофоров в среде, содержащей разобщитель процессов переноса электронов и синтеза АТФ, энергия, которая выделяется в ходе электрон-транспортных процессов, может полностью рассеиваться в виде тепла. Поэтому возникает вопрос, происходят ли в функционирующем организме реакции переноса электронов, единственным энергетическим эффектом которых является образование тепла (Скулачев, 1972). Установлено, что разобщение окислительного фосфорилирования является одним из физиологических ответов пойкилотермного организма на понижение окружающей температуры. Этот результат, как отмечает В. П. Скулачев, является прецедентом, важным в том смысле, что трансформация энергии окисления в тепло посредством разобщения дыхания и фосфорилирования может служить одним из естественных физиологически полезных путей энергетических превращений в митохондриальной мембране. [c.73]

Ненасыщенные жирные кислоты, являясь разобщителями окислительного фосфорилирования, ускоряют процессы окисления в митохондриях и тем самым регулируют избыточное отложение жиров. К липотропным факторам относятся также холин, метионин, инозит, серии, пиридоксальфосфат (витамин 85) — вещество, облегчающее декарбоксилирование серин-фосфатидов, донор метильных групп — метионин, фолиевая кислота и витамин В,2> участвующие в переносе метильных групп, липокаин, образующийся в эпителии мелких протоков поджелудочной железы. Они активируют образование в печени фосфолипидов, предохраняя ее от ожирения. Липотропные факторы широко применяются для регуляции липидного обмена в медицине, а также в спортивной практике. [c.208]

Итак, дыхание может быть отключено от фосфори-лиррвания. Этого можно достичь искусственно, добавив динйтрофенол или какое-либо другое вещество-разобщитель. Подобный эффект возникает и естественным путём в живом организме при воздействии холода. Таков феномен терморегуляторного разобщения окисления и фосфорилирования, открытый сначала в мышцах, а затем в ткани бурого жира. [c.31]

При нормальном функционировании ЦТК дегидрогеназный путь окисления глутамата подавлен, а трансаминазный активно протекает. В результате у меньшения количества макроэргических соединений, например при добавлении к митохондриям разобщителя окислительного фосфорилирования 2,4-динитрофенола, подавляется трансаминазный путь при одновременном резком усилении дегидрогеназного пути окисления глутамата. [c.44]

Десять лет тому назад было обнаружено, что полненные антибиотики в определенной концентрации действуют аналогично 2,4-динитрофенолу — типичному разобщителю процессов окисления и фосфорилирования. На этом основании было сделано но-спешное заключение, что полиены действуют непосредственно на цитоплазму. Однако в дальнейшем было доказано, что полиены не тормозят окислительные процессы в бесклеточиых экстрактах. [c.22]

Механизм действия многих классических разобщителей окислительного фосфорилирования может быть объяснен с позиций про-тон-двпжущей гипотезы. В присутствии разобщителей синтез АТР не происходит, тогда как скорость окисления субстрата и потребления кислорода максимальны. Примеры таких соединений — 2,4-динитрофенол и п-трифторметоксикарбонилциаиидфеиилгидразон [c.449]

При однократном введении этанола в организм концентрации АцА колеблются в пределах 100—400 нМ [215] (физиологический уровень) и он окисляется в печени со скоростью примерно 12 нмоль-мин мг белка (37° С) [267]. При этом он способен активировать дыхательную цепь митохондрий, значительно увеличивая скорость потребления кислорода изолированными митохондриями в состоянии 3, и дает коэффициент фосфорилирования АДФ/0=2,6. Разобщители окислительного фосфорилирования ускоряют его окисление как in vivo, так и in vitro [131, 132, 216], а ингибиторы транспорта электронов в дыхательной цепи (ротенон и антимицин А) резко подавляют. Последнее свидетельствует в пользу того, что окислительный метаболизм АцА действительно связан с дыхательной цепью, реализуется через НАД-зависимый участок и сопряжен с окислительным фосфорилированием [363]. Однако в концентрациях, превьппающих физиологические, проявляется токсический эффект АцА, выражающийся в подавлении митохондриального дыхания, уменьшении АДФ/0 и стимулирующего влияния разобщителей [267, 396]. Аналогичный эффект наблюдается при хроническом введении этанола животным. Уменьшение энергозависимого потребления кислорода при этом связано с подавлением главным образом НАД-зависимого окисления [132, 483, 583, 613]. [c.158]

Норадреналин, высвобождаемый из окончаний симпатических нервных волокон, стимулирует липолиз в бурой жировой ткани. В митохондриях клеток этой ткани окисление и фосфорилирование не являются сопряженными процессами, на что указывает отсутствие эффекта действия динитрофенола, а также дыхательного контроля со стороны ADP. В клетках бурой жировой ткани фосфорилирование протекает на субстратном уровне, например на стадии, катализируемой сукцинат-тиокиназой, и при гликолизе. Таким образом, при окислении образуется много тепла и лишь незначительная часть свободной энергии запасается в виде АТР. С позиций хемиосмотической теории следует, что протонный градиент, существующий в норме на внутренней мембране митохондрий, в бурой ткани рассеивается эту функцию выполняет термогенин—белок, который осуществляет перенос протонов через мембрану. Эти представления позволяют объяснить кажущееся отсутствие влияния разобщителей (рис. 26.10). [c.272]

В определенной ситуации лимитирующим фактором в метаболизме этанола может стать сама дыхательная цепь. Это было показано на изолированных гепатоцитах, полученных от печени сытых животных, когда ингибиторы митохондриального дыхания и малатаспартатного шунта не снижали ускорения окисления этанола, возникающего из-за предварительного хронического его введения. Скорость метаболизма резко возрастала при добавлении субстратов шунтов вместе с 2,4-динитрофенолом — разобщителем окислительного фосфорилирования, но не в его отсутствие/ Это можно объяснить, если предположить, что ускорение [c.167]

Показано, что при действии экзогенного калия (10" — —3-10 М) на срезы коры головного мозга, преинкуби-руемые 60 мин при температуре 36° С в среде, содержащей ЮмМ глюкозы, регистрируется двухфазное изменение скорости их дыхания (стимуляция с последующим ингибированием). Оно сопровождается соответствующими двухфазными редокс-превращениями НАД (Ф) Н и флавопротеидов [первичным окислением, сменяющимся восстановлением (см. рис. 16)]. Ингибиторы дыхания (K N, амитал), разобщитель окислительного фосфорилирования динитрофенол и ионы кальция подавляли активируемую К -компо-ненту дыхания (рис. 53) и истощали эндогенные запасы К+. Измерения, выполненные на пламенном фотометре, показали, что K N уменьшал содержание эндогенного калия в 1,5—2,5 раза, а динитрофенол — в 3 раза. [c.250]

Нарушение функций митохондрий ингибиторами ферментов дыхательной цепи, разобщителями окисления и фосфорилирования, мембранотропными веществами [c.247]

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]

Снижение А1 з должно приводить к нарушению сопряя5ения окисления и фосфорилирования. К этому сводится действие разобщителей сопряжения. Таковыми являются динитрофенол (ДНФ) и другие вещества. ДНФ, по-видимому, действует как переносчик протонов. Если схема Митчелла верна, то любые слабые кислоты и основания должны оказывать разобщающее действие. Разобщители действительно повышают протонную проводимость ММ. Выяв.чено далеко идущее сходство искусственных фосфолипидных мембран с внутренними мембранами митохондрий. [c.437]

Экспериментально определяемые значения коэффициента Р/0, как правило, несколько ниже теоретически рассчитанных. Следовательно, процесс дыхания не всегда является процессом, жестко сопряженным с фосфорилированием. Нарушают систему сопряжения процессов окисления в дыхательной цепи и фосфорилирования так называемые разобщающие агенты (разобщители). К ним относятся вещества, подавляющие синтез АТФ (фосфорилирование), в то время как окисление субстратов, потребление кислорода (дьгхание) продолжаются. В качестве разобщителей в экспериментальной биохимии используют 2,4-динитрофенол, динитрокрезол, пентахлорфенол и др. В присутствии разобщителей коэффициент Р/0 равен нулю, а энергия окисления в этом случае трансформируется в тепловую форму. Следовательно, разобщители обладают пирогенным действием, т. е. повышают температуру тела. Большинство разобщающих агентов являются липофильными и их ингибирующее действие на процесс фосфорилирования легко объяснимо благодаря способности этих соединений обеспечить протонную проводимость сопрягающей мембраны митохондрий и тем самым препятствовать образованию электрохимического потенциала, а следовательно, и синтезу АТФ (15.3.5). [c.201]

Опытами с изолированными митохондриямг[ показано, что все изученные галогщфеноксикислоты разобщают окисление сукцината н сопряженное с ним фосфорилирование. При этом незамещенная феноксиуксусная кислота даже в высоких концентрациях (10 М) оказалась весьма слабылг разобщителем но мере увеличения числа заместителей-галоидов в ядре феноксиуксусные кислоты становились все более сильными разобщителями (табл. 1 и 2). [c.172]

Вскоре в американском биохимическом журнале появилось сенсационное сообщение, подписанное Э. Ракером и его лаборанткой А. Кандраш, о самосборке системы дыхательного фосфорилирования. Пузырьки, содержащие АТФазу и цитохромоксидазу, образовывали АТФ при окислении аскорбиновой кислоты. Синтез АТФ полностью прекращался добавлением разобщителей-про-тонофоров. [c.80]

Параллельно с поиском разобщающих белков нами были проведены эксперименты по изучению влияния суммарного водорастворимого белка двух различных по устойчивости к холоду видов (Р. ostreatus и Р. itrinopileatus) на энергетическую активность изолированных растительных митохондрий. В работе использовали свежевыделенные растительные митохондрии, поскольку выделение грибных митохондрий требует применения специфических методов разрушения клеточных стенок. В то же время приводимые ниже результаты действия грибных белков на процессы окисления и фосфорилирования растительных митохондрий подчеркивают универсальность механизмов перехода данных органелл в низкоэнергетическое состояние под влиянием специфических белков-разобщителей. [c.46]

Применение ингибиторного анализа для изучения отдельных звеньев дыхательной цепи. Специфические ингабиторы являются важным инструментом при изучении последовательности и механизмов реакций фосфорилирования в дыхательной цепи. Согласно Рэкеру (1979), существует три класса соединений, препятствующих окислительному фосфорилированию 1) ингибиторы окислительной цепи (цианид, антимицин) 2) разобщители, препятствующие запасу энергии и стимулирующие рассеивание её в виде тепла (2,4-динитрофенол, карбонилцианид-га-хлорфенилгидразон) 3) ингибиторы переноса энергии, которые препятствуют превращению энергии окисления в АТФ, ингибируя перенос энергии (олигомицин, рутамицин). Ингибиторы комплекса [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология