Биохимия метаболизма. Учебное пособие. Е. А. Бессолицына

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ электрохимических потенциалов обеспечивает действие локализованной в мембране АТФ-синтазы (или обращение процесса, катализируемого локализованной в мембране АТФ-гидролазой), которая в присутствии Ф_н -+ AДФ синтезирует ATФ. Таким образом, нет необходимости в высокоэнергетическом промежуточном соединении, общем для процессов окисления и фосфорилирования, как это постулирует химическая гипотеза.

      Протонный градиент через внутреннюю митохондриальную мембрану создается во время переноса электронов. рН с наружной стороны на 1,4 единицы ниже, чем с внутренней, и мембранный потенциал составляет 0,14 В, причем наружная сторона несет положительный заряд. Общий электрохимический потенциал Δр (в вольтах) складывается из мембранного потенциала (ΔΨ) и градиента концентрации ионов Н ⁺ (ΔрН). В приведенном ниже уравнении R-газовая постоянная, Т – абсолютная температура, F- число Фарадея.

      Δр = Δψ – RT/F*ΔрН

      как видно из уравнения в него входят два компонента электрический (Δψ) и химический (RT/F*ΔрН). Электрический компонент связан с запасанием энергии, в данном случае наблюдается следующая картина:, за счет переноса протонов, водный раствор межмембранного пространства заряжен положительно, а водная часть матрикса митохондрии наоборот отрицательно, а мембрана за счет гидрофобного билипидного слоя выступает в роли прослойки из диэлектрика (это похоже на две заряженные пластины, разделенные слоем диэлектрика – а это уже конденсатор). В случае разницы в концентрациях протонов между двумя указанными выше компартментами – это тоже форма запасания энергии. Известно, что на создание градиентов затачивается энергия АТФ, например работа К/Na-АТФ-азы. При подстановке результатов, полученных при измерении, в уравнение можно получить результаты приведенные ниже.

      Δр = Δψ – RT/F*ΔрН = Δψ – 0,06ΔрН = 0,14 – 0,06 (– 1,4) – 0,224 В.

      Эта общая протонодвижущая сила в 0,224 В соответствует свободной энергии 5,2 ккал в расчете на 1 моль протонов. Следовательно для синтеза одного моля АТФ необходим перенос 2 моль протонов.

      2. При создании градиента рН в митохондриях или хлоропластах в них происходит синтез АТР в отсутствие переноса электронов.

      3. Белок пурпурных мембран галобактерий при освещении перекачивает протоны. Синтетические пузырьки, содержащие этот бактериальный белок и очищенную АТР-азу из митохондрий сердца крупного рогатого скота, синтезируют АТФ при освещении. В этом опыте белок пурпурных мембран заменяет дыхательную цепь; следовательно, дыхательная цепь и АТФ-аза – биохимически отдельные системы, связываемые только протонным градиентом.

      4. И дыхательная цепь, и АТФ-аза имеют векторную организацию во внутренней митохондриальной мембране.

      5. Для окислительного фосфорилирования существенное значение имеет замкнутость компартментов. В растворимых препаратах или в мембранных фрагментах, СКАЧАТЬ