Цитохром С играет исключительную роль в процессах тканевого дыхания.

Цитохром С — небольшой белок (ММ 12 кДа), хорошо растворимый.

Цитохром С принимает электрон от III комплекса. Далее восстановленный цитохром С диффундирует по поверхности мембраны к IV комплексу.

Показанием для его применения являются патологические состояния, связанные с гипоксией, когда имеется резкое нарушение окислительно- восстановительных процессов в тканях ( асфикция новорожденных, сердечная недостаточность, инфаркт миокарда, отравление снотворными препаратами, наркотиками, СО и пр.)

Комплекс IV: Цитохром с–оксидаза (цитохром а-а3)

Фермент переносит e непосредственно на кислород.

Цитохром а-а3 содержит Fe и Cu, поэтому комплекс осуществляет полное (4 e) восстановление О2.

Энергия переноса 4e используется на перекачивание

вмежмембранное пространство протонов из матрикса.

Каждый из атомов О2 последовательно присоединяет

по 2 е- и по 2Н+ с образованием воды.

4 Цитохром С(восстан.) + О2 + 8H+ → 4 Цитохром С(окисл.) + 2Н2О + 4Н+.

Комплекс ΙΙ: Сукцинат-убихинон-оксидоредуктаза (сукцинатдегидрогеназа)

Сукцинатдегидрогеназа принимает e и протоны от сукцината в матриксе и передает их на Q10.

Кофермент – ФАД (вит.В2).

Ингибиторы дыхательной цепи (ЦПЭ).

Ряд веществ может ингибировать ферменты ЦПЭ. В результате прекращается движение электронов, выкачивание Н +

и работа АТФ­синтазы.- Синтез АТФ отсутствует и клетка погибает.

Ингибиторы I комплекса- барбитураты, наркотики, ротенон (инсектицид),

прогестерон (гормон).Ингибитор II комплекса — малонат.

Ингибитор III комплекса — антимицин А (антибиотик).Ингибиторы IV комплекса — H2S, цианиды, СО, оксид азота.

Итоги тканевого дыхания:

Человек потребляет из воздуха около 600 л/сут (~ 27 моль) кислорода. До 90 % кислорода участвует в работе дыхательной цепи (ЦПЭ).

Конечным акцептором 2Н+ и 2электронов в ЦПЭ является кислород (О2). Конечным продуктом митохондриального окисления является Н2О. Образование «метаболической» воды составляет 300 – 400 мл/сут.

При функционировании ЦПЭ создается электрохимический градиент концентрации протонов

на внутренней мембране - μΗ+

μΗ+ = Ψ + рН, где

Ψ- электрический мембранный потенциал, рН - градиент рН

μΗ+ - положительная величина (V или в кДж/моль). Изменение рН на 1 единицу соответствует 0,06V или 5,7 кДж/моль.

I, III и IV комплексы ЦПЭ называют пунктами сопряжения дыхания и фосфорилирования, т. к. они создают электрохимический градиент

необходимый для образования АТФ.

Тканевое дыхание выполняет:

1)осмотическую работу

2)электрическую работу

Хемиоосмотическая теория сопряжения тканевого дыхания

и фосфорилирования предложена английским

исследователем Питером Митчеллом

(Нобелевская

премия по химии 1978 год)

Сочетание двух функций дало основание сформулировать хемиоосмотическую теорию:

▪внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для ионов ( Н+ и ОН-) ;

▪за счет энергии транспорта электронов через I, III и IV комплекс из матрикса выкачиваются протоны;

▪возникающий на мембране электрохимический потенциал - промежуточная форма запасания энергии;

▪возвращение протонов в матрикс митохондрии через протонный канал является движущей силой синтеза АТФ.

Механизм синтеза АТФ.

Н+-АТФ-синтаза - интегральный белок внутренней мембраны митохондрий, расположен в непосредственной близости к ЦПЭ.

Повышение концентрации Н+ в межмембранном пространстве активирует Н+ -АТФ-синтазу.

Н+ -АТФ-синтаза состоит из 2 белковых комплексов, обозначаемых как Fo – протонный канал (обеспечивает транспорт Н+ в матрикс).

F1 – АТФ-синтаза (обеспечивает синтез макроэргической связи АТФ за счет энергии снятия протонного потенциала).

Механизм синтеза АТФ.

Комплекс F1 состоит из 9 субъединиц (Зα, 3β, γ, ε, δ).

Электрохимический потенциал заставляет протоны двигаться по каналу АТФ-синтазы

вматрикс.

Параллельно происходят конформационные изменения в парах α, β-субъединиц белка F1,

врезультате чего из АДФ и Н3РО4 образуется АТФ.

Электрохимический потенциал, генерируемый каждом из 3 пунктов сопряжения в ЦПЭ, используется для синтеза 1 молекулы АТФ.

В 60—70 гг. XX века Пол Бойер предположил, что синтез АТФ связан с изменениями конфигурации АТФ-синтазы, вызываемыми вращением γ-субъединицы.

Дж. Э. Уокер выделил АТФ-синтазный комплекс F1 в кристаллической форме

(Нобелевская премия по химии, 1997)

http://ru.wikipedia.org

Для оценки эффективности работы ЦПЭ предложен коэффициент фосфорилирования (Р/О)

Отношение количества связанной Н3РО4 (Р) к количеству поглощенного кислорода (О) называют коэффициентом фосфорилирования.		и обозначают
Р/О. Отражает количество образованных молекул АТФ.
Р/О = 3	АТФ, если Н2 подается в ЦПЭ с НАД–дегидрогеназ (комплекс I).
Р/О = 2	АТФ, если Н2 подается в ЦПЭ с ФАД(Q)-дегидрогеназ (комплекс II).

После синтеза АТФ переносится из	митохондрий в цитоплазму клетки
путем облегченной диффузии
по градиенту концентрации с помощью	АТФ/АДФ – транслоказы.