Электрохимический потенциал ионов водорода

Английский биохимик П. Митчелл в 1961 г. предложил оригинальную схему окислительного фосфорилирования. Эта гипотеза основана на представлении о том, что энергия окисления субстрата (АН2) используется для образования электрохимического потенциала ионов водорода по обе стороны внутренней мембраны митохондрий, о векторном перемещении электронов через мембрану как движущей силе в реакции энергетического сопряжения. [c.263]

Трансмембранная разность электрохимического потенциала ионов водорода, генерируемая на тилакоидной мембране в результате рассмотренных выше процессов, используется как энергетический ресурс для синтеза АТФ. В ходе реакции фосфорилирования через АТФ-азу из внутреннего реакционного пространства в наружную среду проходят протоны. При этом градиент Ац.д+ уменьшается. Согласно имеющимся данным, синтез каждой молекулы АТФ происходит в результате перемещения трех протонов через АТФ-азный комплекс. [c.62]

Суть этой теории состоит в предположении, что дыхание и фосфо-рилирование связаны между собой через электрохимический потенциал ионов водорода на митохондриальной мембране (Л ац+). [c.56]

Предполагается также, что активность этого фермента зависит от трансмембранного электрохимического потенциала ионов водорода (АЦн ). Именно поэтому в анаэробных условиях или в присутствии разобщителей окислительного фосфорилирования, когда этот потенциал снижается, бактерии теряют чувствительность к катаболитной репрессии (Г. Бурд и др., 1983). [c.37]

Источником энергии, обеспечивающим активный транспорт в клетки различных микроорганизмов, в большинстве случаев является трансмембранный электрохимический потенциал ионов водорода, который может создаваться за счет переноса электронов или распада АТФ под влиянием мембранной АТФазы. Переносчики, имеющие места связывания протонов и молекул субстрата, используют мембранный потенциал (протонодвижущую силу) для транспорта в клетку ионов водорода и питательных веществ. Связывание с протоном должно повышать сродство переносчика к субстрату, а высвобождение его от протона на внутренней поверхности мембраны — понижать это сродство. Такой совместный транспорт одним переносчиком двух субстратов в одном направлении называется симпортом в отличие от унипорта, когда переносчик транспортирует только один субстрат. Многие питательные вещества поступают в клетки микробов также за счет симпорта с ионами Na+ или К . Существует еще механизм антипорта, когда один переносчик транспортирует два субстрата, но в противоположном направлении. [c.59]

В литературе отсутствуют какие бы то ни было указания на прямое взаимодействие субстратов (или продуктов) окислительного фосфорилирования с компонентами протонного канала (Ро)-С другой стороны, изолированный фактор Рь во-первых, обладает высокой АТФазной активностью [3], а во-вторых, имеет специфические места для связывания нуклеотидов [4, 5], неорганического фосфата [6—8] и ионов Mg+2 [9], т. е. для всех субстратов окислительного фосфорилирования. Таким образом, есть все основания полагать, что Р] является той химической машиной , которая способна трансформировать энергию электрохимического потенциала ионов водорода в фосфорильный остаток АТФ. [c.28]

Следует отметить, что существование различных путей синтеза и гидролиза АТФ в митохондриях в неявном виде неоднократно предлагалось различными авторами в течение двух последних десятилетий [29—33], однако, по-видимому, из-за недостаточно четких формулировок подобные гипотезы не получили развития. Частным случаем общей схемы [28] является представление, развиваемое Шефером и сотрудниками, согласно которому электрохимический потенциал ионов водорода является регулятором соотношения между потоками реагентов, проходящими по пути 1—6 и 1—4 [88—90]. Согласно Шеферу, конформация Fi, определяемая по сродству фермента к аналогам нуклеотидов, сильно зависит от Следствием этого является существование аналогов нуклеотидов, избирательно блокирующих либо гидролиз, либо синтез. АТФ [91]. [c.46]

Не исключено, что существование двух каталитических циклов,, осуществляемых митохондриальной АТФазой, не является биохимическим артефактом, а имеет физиологический смысл. Можно себе представить, что в тех случаях, когда в гиалоплазме клетки создается дефицит АДФ, митохондрии, обладая потенциально высокой АТФазной активностью, способны быстро обеспечить необходимое количество АДФ за счет активации гидролитического цикла, не сопряженного с возникновением электрохимического потенциала ионов водорода на спрягающей мембране. Это предположение, однако, весьма гипотетично, и в настоящее время не слишком продуктивно из-за отсутствия четких экспериментальных, подходов к его проверке. [c.49]

Второе объяснение увеличения активности хлоропластов связано с инактивацией процесса образования на фотосинтетической мембране трансмембранного электрохимического потенциала ионов водорода [c.277]

Выделяют митохондрии из печени крысы. В кювету рН-метра наливают 4,5 мл среды измерения активности (п. 2) и погружают отмытый рН-электрод. Через 2—3 мин в кювету вносят 20—50 мкл суспензии митохондрий (2—4 мг) белка. Убеждаются в том, что нативные митохондрии не катализируют реакцию гидролиза АТФ в отсутствие разобщителя. Через 1 мин после внесения митохондрий в кювету добавляют динитрофенол до конечной концентрации, равной 0,1 мМ. Внесение разобщителя приводит к снятию трансмембранного электрохимического потенциала ионов водорода и активации реакции гидролиза АТФ. Измерение повторяют, в кювету после добавления митохондрий вместо динитрофенола вносят детергент тритон Х-100 до конечной концентрации 0,1%- Наблюдают, как и в случае динитрофенола, стимуляцию реакции. Выбирают концентрацию тритона (в интервале от 0,02 до 2%) дегя проявления максимальной ферментативной активности. [c.460]

Таким образом, Бр представляет собой ионный насос с переменным доступом активного центра к противоположным сторонам мембраны. В терминах конформационной динамики Бр представляет собой систему с двумя устойчивыми состояниями, причем избыточная конформационная энергия запасается в ходе фотоцикла в виде трансмембранного градиента электрохимического потенциала ионов водорода. [c.395]

Говоря об энергетическом состоянии клетки, следует отметить также важную роль энергизации мембраны, которая возникает в результате работы так называемого протонного насоса. Этот механизм, существующий в различных прокариотических и эукариотических мембранах, использует энергию окисления, света и гидролиза АТФ для откачивания протонов из клетки через мембрану. В результате создаются градиент концентрации ионов водорода (АрН) и электрический мембранный потенциал (АЧ ), которые в совокупности образуют трансмембранный электрохимический потенциал ионов водорода (Др1н+). Энергия, запасенная в этом потенциале (протонодвижущая сила), используется в процессах синтеза АТФ, активного транспорта и движения клеток с помощью жгутиков. Кроме того, со значением мембранного потенциала может быть связана активность некоторых ключевых ферментов, контролирующих, в частности, синтез и стабильность таких регуляторных молекул, как ффГфф и цАМФ. [c.49]

Синтез АТФ у микроорганизмов может происходить различными путями. При окислительном и фотосинтетическом фосфорили-ровании, которые связаны с мембранами и поэтому объединены под общим названием мембранного фосфорилирования, преобразование энергии происходит вначале в форме трансмембранного электрохимического потенциала ионов водорода или Ма+, в то время как субстратное фосфорилирование приводит к запасанию энергии непосредственно в макроэргических связях АТФ и других химических соединений. [c.20]

При дыхании митохондрий происходит электрогенный выброс в цитоплазму ионов водорода и генерация градиента pH и электрического потенциала на внутренней митохондриальной мембране (знак — внутри). Образующийся так называемый электрохимический потенциал ионов водорода (А дН в соответствии с определением П. Митчела) является движущей силой транспорта катионов и слабых кислот внутрь органелл. На каждые два перенесенных по дыхательной цепи электрона внутрь митохондрии транспортируется два иона кальция. Данные о кинетических параметрах системы транспорта Са + противоречивы. Однако можно сделать вывод, что величины кажущихся Кй и Утах при транспорте составляют соответственно более 10 мкМ и 500 нмоль/мг митохондриального белка в 1 мин. [c.45]

Первый, пожалуй, наиболее популярный, основан на прямом приложении принципа микрообратимости к реакциям, катализируемым любым ферментом. При таком подходе фосфорилирование АДФ должно описываться обратной последовательностью реакций большого цикла схемы. Влияние электрохимического потенциала ионов водорода на АТФазную активность сводится при этом к обеспечению ее термодинамической обратимости. Последнее в соответствии с принципом Холдейна [83] неизбежно должно сказаться на кинетических параметрах фермента Кт для субстратов и значении максимальных скоростей. В более конкретной, хотя и чисто гипотетической форме сказанное можно проиллюстрировать следующим образом. Допустим, что реакция (3) большого цикла схемы на рис. 1 непосредственно сопряжена с векторным переносом протона через Fo [c.43]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология