5. Виды фосфорилирования. Понятие о субстратном и окислительном фосфорилировании.

Фосфорилирование – синтез АТФ АДФ + Н3Р04 = АТФ + Н20

Виды фосфорилирования:

1. Окислительное фосфорилирование – реакция, источником энергии в которой является

транспорт электронов по дыхательной цепи внутренней мембраны митохондрий. Это главный путь синтеза АТФ в аэробных клетках.

2. Субстратное фосфорилирование – реакция, источником энергии в которой является гидролиз макроэргической связи субстрата. Имеет место в цитозоле и митохондриях и может

происходить в анаэробных условиях.

Также, дополнительно:

3. Фотосинтетическое фосфорилирование – источником энергии являются кванты солнечного света. Существует у растений.

8. Механизм сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Трансмембранный электрохимический градиент как промежуточная форма энергии при окислительном фосфорилировании.

За счет энергии транспорта электронов через I, III и IV комплексы дыхательной цепи из матрикса в межмембранное пространство выкачиваются протоны, что ведет к

возникновению на внутренней мембране митохондрий концентрационного (разница концентрации протонов) потенциала (∆рН).

Так как каждый протон несет положительный заряд, то появляется и разность

электрических зарядов по обе стороны мембраны: отрицательный – на внутренней стороне мембраны и положительный - на внешней стороне, формируется электрический потенциал (∆ψ).

Согласно хемиосмотической теории Митчела, в совокупности электрический и

концентрационный градиенты составляют электрохимический потенциал (∆μН+), который является источником для синтеза АТФ.

Электрохимический потенциал и есть промежуточная форма запасания энергии.

∆μН+ = ∆ψ + ∆рН

Благодаря многоступенчатой передаче, энергия в дыхательной цепи выделяется не мгновенно, а постепенно (маленькими порциями) при каждой реакции переноса. Эти порции энергии не одинаковы по величине, а величина определяется разницей между редокс - потенциалами двух соседних переносчиков. Если эта разница небольшая, то

энергии выделяется мало - она рассеивается в виде тепла.

Но на нескольких стадиях ее достаточно, чтобы синтезировать макроэргические связи в молекуле АТФ. Такие участки называются пунктами сопряжения тканевого дыхания и

окислительного фосфорилирования, они соответствуют расположению комплексов I, III и

IV. Значит, на каждую пару атомов водорода, отщепленных от субстрата (НАДН2) – возможен синтез 3-х молекул АТФ; от ФАДН2 – 2-х молекул АТФ.

Для количественной оценки эффективности сопряжения тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования вычисляют коэффициент P/O. Он показывает, сколько молекул неорганического фосфата присоединилось к молекулам АДФ в расчете на один атом кислорода. Как правило, если донором протонов выступает НАДН2, то Р/О = 3, если ФАДН2, то Р/О = 2.

8. Регуляция цепи переноса электронов (дыхательный контроль). Н+-АТФ - синтаза: структура, механизм действия. Ингибиторы цепи переноса электронов, последствия их действия.

Н+ - АТФ - синтаза: Накопившиеся в межмембранном пространстве Н+ стремятся выйти обратно в матрикс по градиенту концентраций, но митохондриальная мембрана для них непроницаема.

Обратное движение протонов в матрикс возможно лишь через протонные каналы специального фермента АТФ-синтазы (V комплекс).

Этот ферментативный комплекс состоит из двух частей:

1. Fо (это «о», а не ноль, потому что субъединица называется «олигомицин – чувствительная»), которая встроена в мембрану и пронизывает ее насквозь,

2. F1 - напоминает шляпку гриба и обращена в матрикс митохондрии. Она состоит из 9

субъединиц: 3 альфа, 3 бета и по одной гамма, дельта и эпсилон. Гамма, дельта и эпсилон необходимы для связывания

При движении протонов через каналы F0, их энергия используется для синтеза АТФ в активном центре F1. Реакция синтеза АТФ из АДФ и Фн с использованием энергии

перехода электронов и протонов по дыхательной цепи носит название окислительного фосфорилирования и описывается уравнением: АДФ + Н3РО4= АТФ + Н2O.

Образовавшийся АТФ с помощью транслоказы перемещается в цитозоль; в ответ - в матрикс митохондрии поступают АДФ и фосфат.

Про дыхательный контроль: Регуляция окислительного фосфорилирования осуществляется на трех уровнях: