Фосфорилирование АДФ дыхательный контроль

Рис. 13.8. Дыхательный контроль в митохондриях. Эксперимент А исходный уровень дыхания в состоянии 4, добавление ADP приводит к ускорению дыхания. После фосфорилирования экзогенного ADP с образованием АТР дыхание возвращается к уровню состояния 4. Добавление разобщителя, например динитрофенола, вызывает дыхание, не сопряженное с фосфорилированием. В эксперименте Б добавление олигомицина блокирует фосфорилирование экзогенного ADP, а также дыхание. Последующее добавление разобщителя вызывает дыхание, не сопряженное с фосфорилированием.

Точно так же не приведены в соответствие различные подходы к энергетическому анализу данных, полученных в состоянии 4 (окисление в отсутствие фосфорилирования из-за ограниченного количества АДФ [Ю]) и в состоянии 3 (стационарное фосфорилирование после добавления АДФ). При классическом рассмотрении рассчитывают коэффициент дыхательного контроля , т. е. отношение скорости окисления в состоянии 3 к скорости окисления в состоянии 4 [10] однако, хотя этот коэффициент принимают за меру полноты сопряжения, его нельзя рассматривать как надежный источник информации. Ясно, что система в состоянии 4, когда Р/0 = 0, находится в состоянии статического напора и, следовательно, отражает работу механизма преобразования энергии так же, как и система в состоянии 3. [c.311]

Окислительное фосфорилирование. Дыхательный контроль [c.111]

При увеличении расхода АТР в клетке увеличивается поступление ADP в митохондрии. Повышение концентрации ADP (субстрата АТР-синтазы) увеличивает скорость синтеза АТР. При этом увеличивается скорость переноса протонов из матрикса в межмембранное пространство и увеличивается скорость дыхания. Таким образом, скорость синтеза АТР точно соответствует потребности клетки в энергии. Ускорение окислительного фосфорилирования и дыхания при повышении концентрации ADP называется дыхательным контролем. [c.117]

Дыхательный контроль. Возрастание функциональной активности клеток сопровождается усилением дыхания. В значительной степени это достигается благодаря механизму дыхательного контроля, или акцепторного контроля дыхания. Дыхательным контролем называют зависимость скорости потребления Ог митохондриями, от концентрации ADP, который служит акцептором фосфата при окислительном фосфорилировании. В условиях полного сопряжения транспорта электронов по ЭТЦ с синтезом АТР интенсивность дыхательного процесса в митохондриях зависит от концентрации ADP или, точнее, от отношения действующих масс АТР-системы [ATP]/[ADP] [Pj]. Причем неорганический фосфат обычно присутствует в достаточном количестве и не является ограничивающим фактором. В клетке, находящейся в состоянии покоя, это отношение достаточно велико, так как почти весь ADP фосфорилирован. При увеличении функциональной активности клеток АТР расходуется на энергозависимые процессы, в ре- [c.167]

Предложенный способ позволяет сохранять на протяжении 1—2 лет биоэнергетические параметры митохондрий (дыхание, окислительное фосфорилирование, дыхательный контроль и кон- [c.75]

Как мы видели, скорость дыхания и фосфорилирования в митохондриях зависит от концентрации АДФ и в конечном счете определяется скоростью расходования АТФ (дыхательный контроль). В свою очередь, скорость реакций общего пути катаболизма, поставляющего водород в митохондрии, зависит от скорости дыхания митохондрий и окислительного фосфорилирования. Один из механизмов этой зависимости уже отмечен выше — он связан с необходимостью регенерации НАД", которая происходит в результате передачи водорода с НАДН в дыхательную цепь митохондрий. [c.241]

ТЕМА 5.3. МЕХАНИЗМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ. ДЫХАТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ [c.117]

Так как С ДНФ, как полагают, спонтанно распадается на С + ДНФ, С регенерируется и возвращается в цикл без фосфорилирования, перенос электронов продолжается, так как дыхательный контроль снят [c.376]

Окислительное фосфорилирование и дыхательный контроль. Функция дыхательной цепи—утилизация восстановленных дыхательных переносчиков, образующихся в реакциях метаболического окисления субстратов (главным образом в цикле трикарбоновых кислот). Каждая окислительная реакция в соответствии с величиной высвобождаемой энергии обслуживается соответствующим дыхательным переносчиком НАДФ, НАД или ФАД. Соответственно своим окислительно-восстановительным потенциалам эти соединения в восстановленной форме подключаются к дыхательной цепи (см. рис. 9.7). В дыхательной цепи происходит дискриминация протонов и электронов в то время как протоны переносятся через мембрану, создавая АрН, электроны движутся по цепи переносчиков от убихинола к цитохромоксидазе, генерируя разность электрических потенциалов, необходимую для образования АТФ протонной АТФ-синтазой. Таким образом, тканевое дыхание заряжает митохондриальную мембрану, а окислительное фосфорилирование разряжает ее. [c.311]

Об определенной связи убихинона с фосфорилированием говорят также данные [27] о том, что восстановление его при добавлении сукцината выражено только в митохондриях с достаточной степенью дыхательного контроля, т. е. способных к фосфорилированию. Неожиданным в этой работе явилось то обстоятельство, что общее содержание убихинона в активном состоянии было на 20% меньше, чем в так называемом контролируемом (когда не происходит фосфорилирования) это указывает на переход части убихинона в какую-то связанную форму. [c.136]

Зависимость дыхания митохондрий от концентрации АДФ называют дыхательным контролем. Этот механизм регуляции имеет очень важное значение, так как в результате его действия скорость синтеза АТФ определяется потребностью клетки в энергии при увеличении расходования АТФ в клеточных процессах (реакции, катализируемые синтетазами, транспорт ионов и др.) увеличивается концентрация АДФ, а это автоматически ведет к ускорению дыхания и фосфорилирования. Можно сказать, что темп работы митохондриям задается фактическими затратами АТФ. [c.234]

Наблюдаемая интенсивность митохондриального дыхания зависит не только от природы и концентрации субстрата, подвергающегося окислению, но и от эффективности сопряжения процессов дыхания и фосфорилирования. В интактных митохондриях эти процессы обычно накрепко сцеплены друг с другом (если только количества субстрата и Фд не лимитированы), так что скорость дыхания фактически регулируется величиной отношения [АДФ]/[АТФ.] Когда это отношение достаточно велико ( состояние 3 ), большая часть внутримитохондриального адениннуклеотида находится в форме АДФ и дыхание протекает весьма интенсивно. Напротив, если за счет АДФ накапливается АТФ (т. е. в условиях, когда скорость дефосфорилирования АТФ в процессах, требующих энергии или фосфата, отстает от скорости его образования), дыхание ослабевает ( состояние 4 ). Добавление АТФ может даже ингибировать дыхание вследствие обращения потока электронов Все эти явления составляют то, что принято называть дыхательным контролем. [c.365]

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]

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]

Одновременное подавление выделения СОг при дыхании заставляет предположить, что дыхательный контроль осуществляется продуктом (возможно, это АТФ), генерированным длинноволновым светом. Изменения величины этого эффекта у различных водорослей, вероятно, обусловлены степенью дыхания, регулируемого АДФ. Это еще один аргумент в пользу наличия циклического фосфорилирования in vivo, связанного с фотосистемой I. Можно было бы предположить, что и при более высоких интенсив- [c.581]

Однако одного увеличения ферментного белка и наличия субстрата окисления еще недостаточно для возрастаипя окисления в том случае, если оно сопряжено с процессом фосфорилирова-1шя. В живых клетках существует оиределепный фактор, лимитирующий скорость дыхания, — так называемый дыхательный контроль [18]. Таким лимитирующим фактором является концентрация АДФ — одного из обязательных участников процесса фосфорилирования, который в ходе этой реакции принимает на себя неорганический фосфор, превращаясь при этом в АТФ. [c.67]

Сопряжение окисления с фосфорилированием в дыхательной цепи. Н+-АТФ-синтетаза. Дыхательный контроль. Разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования. Гипоэнергетические состояния. [c.142]

Мы изучали также влияние 5-ОТ на окислительное фосфорилирование, на отдельные энзиматические комплексы дыхательной цепи, а также на состояние митохондрий в мозгу и показали, что в опытах in vitro 5-ОТ (5-10 М) снижает интенсивность потребления кислорода и величину дыхательного контроля. [c.181]

Эти данные коррелируют с результатами наших исследовапий in vitro, но резко отличаются от данных, установленных в опытах in vivo, которые свидетельствуют, что 5-ОТ повышает величину дыхательного контроля в митохондриях мозга кроликов, т. е. повышает степень сопряженности окислительного фосфорилирования. [c.181]

В полностью сопряженной системе, когда = 1, J2 также обраш ается в нуль. Подобная взаимосвязь сопрягаюш его и сопряженного потоков наблюдается на митохондриях в системе дыхательного контроля , где проявляется зависимость скорости окисления субстрата J2 от изменения соотношения АДФ/АТФ, т. е. от дви-жуш ей силы сопряженного процесса Х. Известно, что степень дыхательного контроля есть отношение окисления субстрата в условиях фосфорилирования (состояние 3 митохондрий) дыхательной цепи к той же скорости, когда концентрация АДФ равна нулю и видимое фосфорилирование исчезает (состояние 4 митохондрий). В состоянии 4 нет результируюш его переноса протонов и образования АТФ (71 = 0), а градиент трансмембранного потенциала достигает максимальных значений (Хх = . В состоянии 4 таких образом энергия тратится не на видимую [c.136]

Azotoba ter vinelandii имеет сложную разветвленную ци-тохромную систему [7, 297, 435, 938]. У этого организма обнаружены три точки фосфорилирования и выделены дышащие мембраны, для которых отношение Р/0 составляет около 1, отмечен дыхательный контроль 13,А), а их способность к фосфорилированию подвержена влиянию всей внутриклеточной среды. [c.144]

В гл. 7 было показано, что степень сопряжения для системы с термодинамической линейностью можно получить из отношения входного потока в состояниях статического напора и установившегося потока [уравнение (7.47)]. К сожалению, в митохондриях и хлоропластах трудно поддерживать установившийся поток по фосфорилированию или транспорту протонов. В первом случае аденилаткиназная реакция не позволяет достаточно сильно снизить отношение АТФ/АДФ, а во втором — быстрое нарастание электрического потенциала обычно подавляется даже в сильно забуференных системах. Однако состояние статического напора можно получить за несколько секунд. Роттенберг [29] предложил метод определения степени сопряжения, который снимает проблему установившегося потока без слишком сложных измерений. Этот подход основан на классическом определении коэффициента дыхательного контроля. Он включает сопоставление статического напора (состояние 4 для окислительного фосфорилирования) и подходящего стандарт- [c.327]

Было показано также, что концентрация высокоэнергетических соединений возрастает при первом охлаждении и падает при втором, Этот факт свидетельствовал по меньшей мере о том, что мышцы некоторым образом вовлечены в исследуемый терморегуляторный ответ. Измерение дыхания in vivo выявило его стимуляцию как при первом, так и при повторном охлаждении животного. В первом случае стимуляция сменялась прогрессирующим торможением дыхания, в то время как во втором случае торможения не наступало. Именно таких соотношений можно было ожидать, если животное, охлаждаясь впервые, не успевало в должной степени разобщить дыхание и фосфорилирование, и избыточное потребление кислорода приводило к избыточному синтезу АТФ и торможению дыхательной цепи по механизму протонного контроля. При втором действии холода происходило сильное разобщение, предотвращавшее накопление АТФ и исчерпание АДФ, так что состояние дыхательного контроля не наступало. Но если эта логика верна, то введение животному искусственного разобщителя-протонофора при первом охлаждении могло бы спасти организм от скоропостижной ХОЛОДОВОЙ смерти. Опыты, поставленные С. П. Масловым, подтвердили это предсказание. Инъекция 2,4-динитрофенола, являющегося токсичным для животных, тем не менее значительно увеличивала продолжительность жизни на холоде мышей, впервые подвергнутых охлаждению. [c.180]

Многие различающиеся по химическим свойствам реагенты разобщают фосфорилирование п митохондриальный транспорт электронов, который в таком случае протекает с максимальной скоростью, но не сопровождается образованием АТР. Необычная природа такого процесса становится еще более очевидной из поведения дыхательных частиц мембраны таких бактерий, как Al aligenes fae alis. Эти частицы не обнаруживают никакого дыхательного контроля. Скорость дыхания полностью диктуется наличием окисляемого субстрата, и процесс идет с одинаковой скоростью как в присутствии, так и в отсутствие ADP + P,-, несмотря на то что если два последние компонента добавлены, то происходит образование АТР. Подобные примеры наблюдаются у многих микроорганизмов, ни у одного из которых не было обнаружено отношение Р/0 >2. Напротив, дыхание митохондрий животного или растения осуществляется с максимальной скоростью только в том случае, когда сопрягающий механизм нарушен и синтез АТР ослаблен или полностью прекращен. В течение четверти века в теориях, касающихся механизма окислительного фосфорилирования, доминировала точка зрения, согласно которой в процессе переноса электронов по электронпереносящей цепи должны возникать высокоэнергетические соединения, используемые затем для синтеза АТР, подобно тому как это происходит при гликолизе (гл. 14). Но такие промежуточные продукты не были обнаружены возможно, что они вообще не существуют. [c.444]

Исследования на митохондриях. Изучение дыхательного контроля, а также исследование действия различных ингибиторов на дыхание митохондрий и измерение отношения АДФ/0 (количество молекул АДФ, перешедших в АТФ, в расчете на один атом потребленного кислорода) лучше всего проводить с помощью кислородного электрода. Если митохондрии выделить в очень тщательно контролируемых условиях и суспендировать в изотонической среде, содержащей фосфат и субстрат, то значительное поглощение кислорода будет происходить только в присутствии АДФ. О таких митохондриях говорят, что они прочно сопряженные и находятся в состоянии 3 (активном). Когда весь АДФ израсходован, скорость дыхания возвращается к исходному низкому уровню — состоянию 4 (неактивному). Отношение скорости дыхания в присутствии АДФ к скорости дыхания после того, как весь АДФ перешел в АТФ, известно под названием дыхательный контроль. Это отношение является мерой сопряжения дыхания и фосфорилирования. Высокое значение дыхательного контроля характерно для интакт-0—502 [c.241]

Важным моментом для проводимого сопоставления является тот факт, что степень восстановленности цитохромоксидазы в случае изолированных митохондрий намного ниже, чем в интактных клетках или тканях. Это означает, что в равной мере отличается и степень неравновесно-сти хщтохромоксидазной реакции. Увеличение скорости цитохромоксидазной реакции благоприятствует смещению регуляторной стадии в область равновесной регуляции окислительного фосфорилирования, реализуемой в пунктах сопряжения и определяемой уже доступностью АДФ и неорганического фосфата, а не зависимостью цитохромоксидазы от фосфатного потенциала (см. гл. II). Этот момент в принципе может обусловить отличия регуляторных характеристик дыхания, получаемых для суспензии изолированных митохондрий и интактных клеток. Поэтому несовпадения области критических концентраций кислорода для изолированных митохондрий и срезов можно связать с различиями в дыхательном контроле в условиях интактной клетки и изолированных митохондрии. [c.49]

Работы Чанса сыграли огромную роль в биоэнергетике, доставив на определенном этапе ее методическую основу. Кинетический контроль дыхания широко используется до зих пор для оценки степени энергизации препарата в усло-шях in vitro в присутствии избытка субстратов и стацио-аарной концентрации кислорода. Считается, что более высокие значения дыхательного контроля свидетельствуют о пучшей сопряженности процессов окисления и фосфорилирования. [c.57]

Однако использование дыхательного контроля для исследования механизма окислительного фосфорилирования имеет и серьезные ограничения. Действительно, измерение дыха гельного контроля далеко не всегда отражает изменения энергопродукции митохондрий. Известны случаи, когда при снижении дыхательного контроля скорость окислительного фосфорилирования повышена и, наоборот, йри высоких концентрациях она снижена. Наконец, равным значениям дыхательного контроля при исходно равных концентрациях АДФ может соответствовать разный объем окислительных превращений [34, 36]. Это связано прежде всего с тем, что не АДФ регулирует скорость дыхания, а потребность клетки в энергии. [c.58]

Белки из неохлажденного мицелия теплолюбивого штамма Н32 Р, itrinopileatus вызывали слабое разобщение окислительного фосфорилирования в изолированных митохондриях, так как скорость нефосфорилирующего дыхания (состояние 4) увеличивалась всего на 11%, а дыхательный контроль снижался на 7%. Через 30 мин инкубации митохондрий с такими белками даже их небольшой разобщающий эффект терялся (рис. 26). Белки, полученные из охлажденного мицелия Р. itrinopileatus, также не обладали разобщающим эффектом (рис. 26). Обработка белков проназой Е или кипячением устраняла их разобщающий эффект во всех исследованных случаях. [c.48]

Длительное протекание ПОЛ при стимуляции железом в митохондриях приводит к образованию так называемых митохондриальных теней . Такие частицы не имеют дыхательного контроля и не способны к окислительному фосфорилированию (M Knight et al., 1965). Поврежденные митохондрии теряют барьерную функцию и [c.139]

Определение окислительного фосфорилирования чаще всего проводится по методу Чанса-Вильямса ( han e, Williams, 1956). Метод основан на том, что в отсутствии АДФ фосфорилирование не идет. Окисление же имеет определенную величину. При добавлении АДФ в инкубационную среду начинает идти фосфорилирование и происходит стимулирование окислительной активности митохондрий. Когда весь АДФ превратится в АТФ, окислительная активность снижается. Р/0 рассчитывается по отношению молярного количества добавленного АДФ к количеству стимулированного им поглощения кислорода (Р/0=АДФ/0). При определении окислительного фосфорилирования необходимо учитывать дыхательный контроль (ДК) - отношение скорости окисления в присутствии АДФ к скорости окисления после исчерпания АДФ (Estabrook, 1967). [c.30]

Расчет показателей энергетической активности митохондрий. Из полярограмм рассчитьшают скорость поглощения кислорода во втором субстратном состоянии ( 2), в третьем фосфорилирующем состоянии (Уз) и четвертом нефосфорилирущем (У4). Скорость дыхания выражается в нмоль 02/минмг белка. Отношение скорости фосфорилирующего дыхания к скорости не фосфорилирующего дыхания характеризует коэффициент дыхательного контроля (ДК) по Чансу-Вильямсу, по величине которого можно судить о степени сопряженности окисления и фосфорилирования, а также о степени интактности митохондриальных препаратов. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология