| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
Окислювальним фосфорилюванням називають поєднання двох клітинних процесів: екзергонічеськие реакції окислення відновлених молекул (НАДН - Н+ або ФАДН2) і ендергонічеськие реакції фосфорилювання АДФ і освіти АТФ. Вперше уявлення про сполученні між аеробним диханням і фосфорилюванням АДФ було висловлено в 30-х рр. XX століття В. А. Енгельгардтом. Трохи пізніше, в 1940 р, В. А. Беліцер та Е. Т. Цибакова показали, що синтез АТФ з АДФ і Н3Р04 відбувається в мітохондріях при транспорті електронів від субстрату до кисню через ланцюг дихальних ферментів. Великий внесок у розвиток концепції і механізму окисного фосфорилювання внесли А. Ленинджер, П. Мітчелл, С. Є. Северин, В. П. Скулачов, П. Бойер, Д. Є. Аткінсон та ін.
Зміна стандартної вільної енергії (AG ° ') в реакціях переносу електронів розраховують за формулою
де п - число перенесених електронів; F - константа, звана постійної Фарадея Контакти (96 556 Дж); АЕ ° '- різницю стандартних окіслітельновосстановітельние потенціалів електронодонорної і електронакцепторной систем.
Таким чином, при перенесенні пари електронів від НАДН - Н+ до кисню зміна стандартної вільної енергії дорівнює:
Розрахунок зміни ДG " на кожній ділянці перенесення електронів в дихальної ланцюга показує, що завдяки участі проміжних переносників в потоці електронів до кисню енергія виділяється порціями (рис. 15.5). Якщо врахувати, що на синтез однієї молекули АТФ потрібно не менше 31 кДж / моль, вдихательная ланцюга є три ділянки, де вивільняється енергії досить для синтезу АТФ.
Таким чином, перенесення пари електронів від НАД-залежних дегідрогеназ дає в підсумку освіту трьох молекул АТФ; окислення ж ФАД-зависи-
Мал. 15.5. Зменшення вільної енергії при транспорті пари електронів по дихальної ланцюга від НАДН до кисню
мих дегидрогеназ - тільки двох молекул АТФ, так як пара електронів надходить вдихательная ланцюг на рівні коензиму Q, минаючи першу ділянку сполучення. Якщо врахувати, що перенесення пари електронів до кисню дає 220,2 кДж, а на синтез трьох молекул АТФ витрачається 93 кДж, то значна частина (приблизно 42%) вільної енергії запасається в молекулах АТФ.
Для кількісної оцінки сполучення окислення і фосфорилювання використовують коефіцієнт сполученого окислювального фосфорилювання (Р / О), запропонований в 1939 р В. А. Беліцер. Коефіцієнт Р / О - це відношення зменшення числа молей неорганічного фосфату (Н3Р04), Необхідного для синтезу АТФ, до кількості поглиненого кисню. Так, для субстратів (малат, піруват, ізоцитрат), окислюються НАД-залежними дегідрогеназ, Р / О = 3, а для сукцината, окисляемого ФАД-сукцинатдегідрогенази, Р / О = 2. Сумарний результат окислення НАДН - Н+, ФАДН2 і фосфорилювання можна записати в такий спосіб:
Експериментально визначені значення коефіцієнта Р / О, як правило, трохи нижче теоретично розрахованих. Отже, процес дихання нс завжди є процесом, жорстко зв'язаних з фосфорилюванням. Порушують систему сполучення процесів окислення в дихальної ланцюга і фосфорилювання так звані роз'єднують агенти (разобщители). До них відносяться речовини, що пригнічують синтез АТФ (фосфорилювання), в той час як окислення субстратів, споживання кисню (дихання) тривають. Як разобщітелей в експериментальній біохімії використовують 2,4-динитрофенол, дінітрокрезол, пентахлорфенол і ін. В присутності разобщітелей коефіцієнт Р / О дорівнює нулю, а енергія окислення в цьому випадку трансформується в теплову форму. Отже, разобщители мають пірогенним дією, т. Е. Підвищують температуру тіла. Більшість разобщающих агентів є липофильними і їх інгібуючу дію на процес фосфорилювання легко пояснити завдяки здатності цих сполук забезпечити протонну провідність сопрягающей мембрани мітохондрій і тим самим перешкоджати утворенню електрохімічного потенціалу, а отже, і синтезу АТФ (15.3.5).