11.Челночные механизмы транспорта цито
лазматического NADH в митохондрии.
Молекулы цитоплазматического NADН не спосо
бны сами проникать через мембрану внутрь м
итохондрий. Однако отдаваемые ими электрон
ы могут включаться в митохондриальную цепь
биологического окисления с помощью двух че
лночных механизмов.
1. Глицеролфосфатный челночный механизм
Образовавшийся глицерол-3-фосфат легко прон
икает через митохондриальную мембрану. Внутр
и митохондрии другая (митохондриальная) глице
рол-3-фосфат-дегидрогеназа (флавиновый ферм
ент) вновь окисляет глицерол-3-фосфат до диок
сиацетонфосфата:
Глицерол-3-фосфат + FAD ↔
Диоксиацетонфосфат + FADН2
Было показано, что с помощью глицеролфосфатн
ого челночного механизма лишь в скелетных мыш
цах и мозге осуществляется перенос восстановлен
ных эквивалентов от цитозольного NADН + Н+ в ми
тохондрии.
2. В клетках печени, почек и сердца действует
более сложный малат-аспартатный челночны
й механизм
12. Транспорт атф и через мембраны митохондрий
тохондрии, а основные потребители АТФ расположены вне
её. С другой стороны, в матриксе митохондрий должна подд
ерживаться достаточная концентрация АДФ. Эти заряжены
е молекулы не могут самостоятельно пройти через липидны
й слой мембран. Внутренняя мембрана непроницаема для з
аряженных и гидрофильных веществ, но в ней содержится о
пределённое количество транспортёров, избирательно пере
носящих подобные молекулы из цитозоля в матрикс и из мА
трикса в цитозоль. В мембране есть белок АТФ/АДФ-антипор
тер, осуществляющий перенос этих метаболитов через мемб
ану (рис. 6-16). Молекула АДФ поступает в митоховдриальн
ый матрикс только при условии выхода молекулы АТФ из мА
трикса. Движущая сила такого обмена - мембранный потенц
иал переноса электронов по ЦПЭ. Расчёты показывают, что н
а транспорт АТФ и АДФ расходуется около четверти свободн
ой энергии протонного потенциала. Другие транспортёры то
же могут использовать энергию электрохимического градие
нта. Так переносится внутрь митохондрии неорганический
фосфат, необходимый для синтеза АТФ. Непосредственным
источником свободной энергии для транспорта Са2+ в матр
кс также служит протонный потенциал, а не энергия АТФ
Схема трансмембранного переноса веществ за счёт энергии ΔμН.
Потоки различных веществ (АТФ, АДФ, Н3РО4, Са2+) проходят чер
ез специфические транспортёры, при этом затрачивается энергия
электрохимического потенциала мембраны.
13.Свободное окисление и его функции
превращения природных или неприродных субстратов
(метаболизм). диоксигеназами и монооксигеназами.
окисления участвуют кислород и восстановленные дых
ательные переносчики (чаще всего НАДФН). Акцептором
электронов является цитохром Р-450 (иногда цитохром
b5). Окисление субстрата протекает по следующей схе
ме: SH + O2–> SOH. (5)
Механизм действия оксигеназ включает изменение вал
ентности входящих в их состав ионов двухвалентных ме
таллов (железа или меди). Диоксигеназы присоединяю
т к субстрату молекулярный кислород, активируя его за
счет электрона атома железа в активном центре (желе
зо при этом становится трехвалентным). Оксигена-ция
протекает как атака субстрата образующимся суперокс
ид-анионом кислорода. Одной из биологически важны
х реакций такого типа является превращение β-каротин
а в витамин А. Монооксигеназы требуют участия в реак
ции НАДФН, атомы водорода которого взаимодействую
т с одним из атомов кислорода, поскольку только один
электрон связывается с субстратом. К широко распростр
аненным монооксигеназам относятся разнообразные ги
дроксилазы. Они принимают участие в окислении амин
окислот, оксикислот, полиизопреноидов.
В последнем случае свободное окисление выполняет ва
жную функцию модификации чужеродных соединений.
К последним относятся лекарственные средства, гербиц
иды, продукты загрязнения окружающей среды, в возра
стающем количестве попадающие в организм с водой, п
ищей и атмосферным воздухом.
Если энергия окислительной реакциии выделяе
тся исключительно в виде тепла, то это свобод
ное окисление. В энергетическом обеспечении фу
нкциональной активности клетки свободное окисле
ние играет вспомогательную роль: оно служит для
производства тепла и детоксикации вредных про
дуктов обмена веществ и ксенобиотиков.