voronina

щепитися до АДФ і H3РO4 і знову регенеруватися, так що середня тривалість життя АТФ становить менше однієї хвилини. Крім того, повинна й широко варіюватися швидкість відновлення АТФ в орга- нізмі: від мінімальної під час сну й до максимальної в період напру- женої м'язової роботи. А це означає, що окислювальне фосфорилю- вання є не просто безперервним життєво важливим процесом, але й таким, який повинен регулюватися в дуже широких межах. Можна сказати, що темп роботи мітохондрій залежить від концентрації АДФ і визначається фактичними витратами АТФ.

Таким чином, механізм дихального контролю відзначається ви- сокою чутливістю й точністю, тому відносні концентрації АТФ і АДФ у тканинах змінюються у вузьких межах, у той час як споживан- ня енергії клітиною, тобто частота обертів циклу АДФ–АТФ, може змінюватися в десятки й тисячі разів.

Вільне, нефосфорилююче окислення

Якщо процес тканинного дихання відключений від процесу фос- форилювання, то енергія субстратів, що окислюються, перетворюєть- ся на теплоту, яка не використовується для виконання клітинних фун- кцій. Такий шлях окислення клітинних субстратів А. Ленінджер назвав нефосфорилюючим або вільним окисленням. Воно необхідне в тих випадках, коли потреба в теплі для організму більша, ніж в АТФ. На- приклад, для підтримки температури тіла при охолодженні теплокро- вних організмів. В цих організмах є тканина – бурий жир. Фізіологічне призначення цієї тканини – продукування тепла в процесі окислення триацилгліцеринів для підтримання необхідної температури тіла. Особливість внутрішньої мітохондріальної мембрани клітин бурої жирової тканини – відсутність у неї здатності синтезувати АТФ. Ця мембрана має особливі провідні пори, проникні для іонів водню (H+). Іони водню, які виділяються під час роботи дихального ланцюга, по- трапляють знову в матрикс мітохондрій не через протонний канал АТФазного комплексу, а крізь ці провідні пори. Енергія окислення пе- ретворюється на тепло. Бурого жиру багато в новонароджених, з віком у людини його кількість зменшується. Особливо багато бурого жиру у сплячих взимку тварин, які чутливо реагують на температуру навколишнього середовища. Незвичайне для бурого жиру коричневе забарвлення пояснюється великим вмістом у ньому мітохондрій. Ці мітохондрії відрізняються тим, що в них приблизно в 10 разів більше ферментів дихання, ніж фосфорилювання, тобто вони меншою мірою призначені для виробництва АТФ.

Мікросомальне окислення речовин

Крім мітохондріального існує мікросомальне окислення, яке здійснюється ферментними системами, локалізованими переважно в ендоплазматичному ретикулумі печінки та інших тканин і в міто- хондріях надниркових залоз. Ендоплазматичний ретикулум являє собою ліпопротеїнову канальцеву сітку, яка пронизує всю цитоплаз- му. При гомогенізації (подрібненні) й ультрацентрифугуванні тка-

211

нин ендоплазматичний ретикулум розпадається на окремі дрібні за- мкнені везикули, які одержали назву мікросом. Звідси й пішла назва «мікросомальне окислення».

Якщо в мітохондріальному окисленні провідну роль, як було по- казано вище, відіграють реакції дегідрування (утворення НАД H+H+ і НАДФ H+H+), а кисень є кінцевим акцептором елект- ронів і використовується лише для утворення води, й енергія реакції окислювального фосфорилювання акумулюється в АТФ, то в проце- сах мікросомального окислення активний кисень безпосередньо включається в окислювану речовину, тобто кисень використовується як пластична речовина. Молекули АТФ у цьому процесі не утворю- ються, енергія використовується в окисленні субстратів. Ферментні системи, які локалізовані в мікросомній фракції і здатні використо- вувати молекулярний кисень для окислення специфічних органічних сполук, поділяються на дві групи: диоксигенази й монооксигенази. Диоксигенази до субстрату (S) приєднують відразу два атоми кисню:

S + O2 → SO2

Монооксигенази каталізують реакції, в яких у молекулу органічного субстрату включається тільки один із двох атомів кисню, а другий використовується для утворення води. Постачальником атомів вод- ню для утворення води служить НАДФ H2 і зрідка – НАД H2:

S–H + O2 + НАДФ H2 → S–OH + H2O + НАДФ+

Серед реакцій, які каталізуються мікросомальними ферментами, найбільше реакцій гідроксилювання, тобто включення гідроксильних груп до складу молекули субстрату. Тому монооксигенази називають ще гідроксилазами, їх вміст у тканинах є відносно великим. Активний кисень використовується для значної кількості процесів. Він необхід- ний для гідроксилювання стероїдів (холестерину) й перетворення їх у біологічно активні речовини, у тому числі гормони кори наднирко- вих залоз, статеві гормони, жовчні кислоти, активну форму вітаміну Д (1,25-дигідроксикальциферол). Мікросомальне окислення відіграє ва- жливу роль у реакціях знешкодження шляхом гідроксилювання цілого ряду токсичних речовин, лікарських засобів і продуктів їх перетворен- ня, які при цьому стають більш полярними, легше розчиняються у во- ді і, приєднуючи метаболіти нормального обміну речовин (глюкуро- нову кислоту, ацетил-КоА, глутамінову кислоту, цистеїн, гліцин та ін.), утворюють так звані парні сполуки з більшою молекулярною масою, які виводяться з організму із сечею (див. Фармацевтична біохімія). На жаль, іноді буває й навпаки, наприклад, монооксигеназний ланцюг, окислюючи нетоксичний бензпірен, що міститься в тютюновому димі, копченостях тощо, спричиняє утворення токсичного гідроксибензпіре- ну, який є сильним канцерогеном.

Мікросомальна гідроксилююча система (ланцюг) коротша за мітохондріальну й містить НАДФ H2, флавопротеїн з кофактором ФАД, білок з негемовим залізом (адренотоксин) і гемпротеїн, що

212

позначається як цитохром P450. Цитохром P450 здатний приєднувати оксид вуглецю (II); такий комплекс має максимум поглинання при 450 нм. Звідси й назва даного цитохрому. Цитохром P450 являє собою протогемсульфідпротеїновий комплекс, який у своєму складі має іо- ни міді. Вважають, що цитохром P450 виконує подвійну функцію: він зв'язується із субстратом гідроксилювання, і на ньому відбувається активування молекулярного кисню. В основі активування кисню на цитохромі P450 лежать радикальні механізми, причому роль цито- хрому P450 зводиться до зв'язування й стабілізації утворюваних ради-

калів ( OH, O2H•) і участі в реакціях відновлення кисню. Відомо бага-

то форм (ізоферментів) цитохрому P450, які відрізняються за суб- стратною специфічністю. Кожна з цих форм окислює широке коло субстратів різноманітних за будовою, але, як правило, гідрофобних. Тобто в даному випадку специфічність ферменту проявляється у відношенні не до структури, а до фізико-хімічних властивостей суб- страту (до гідрофобності). Цитохром P450 каталізує не тільки гідро- ксилювання, але й реакції інших типів: дезалкілування, дезамінуван- ня, дегалогенування, N-окислення, епоксидування, відновлення ніт- рогруп і т.ін. Значення цих реакцій у метаболізмі та знешкодженні чужорідних речовин, у тому числі й ліків, а також у хімічному канце-

рогенезі розглядається в главі «Фармацевтична біохімія». Необхідно ще раз підкреслити, що основна роль мікросомально-

го ланцюга полягає в гідроксилюванні, а не в окислювальному фос- форилюванні. У загальній формі ланцюг переносу електронів у мік- росомах, за участю якого здійснюється гідроксилювання, наведено в главі «Фармацевтична біохімія».

Внаслідок цього багатостадійного процесу один з атомів моле- кулярного кисню використовується для гідроксилювання субстрату, а другий атом кисню – для утворення води. Багато з моментів опи- саного механізму функціонування цитохрому P450 ще потребують уточнень і експериментальних доказів, що представляє значні труд- нощі. Існують різні ферменти, які каталізують мікросомальне окис- лення, але обов'язковим загальним компонентом ферментних сис- тем є НАДФ H2 і цитохром P450; усі ферментні системи потребують участі молекулярного кисню.

Вільнорадикальне окислення

Основні шляхи використання кисню в клітинах. Основна маса молекулярного кисню (80–90%) використовується в мітохондріях у процесах тканинного дихання, спряженого з окислювальним фос- форилюванням, що супроводжується утворенням води. З тієї кілько- сті кисню, що залишилася (10–20%), більша частина витрачається під час мікросомального окислення, причому головним чином в окис- лювальних ланцюгах ендоплазматичного ретикулуму печінки та ін- ших тканин і в мітохондріях клітин кори надниркових залоз.

Для клітини дуже важливо, щоб молекула кисню, приєднавши чотири електрони, повністю відновлювалась до двох молекул води.

213

При неповному відновленні кисню, у випадку приєднання одного або двох електронів, утворюються пероксид водню й різні вільні радикали – дуже токсичні для клітин. Вони здатні пошкоджувати клітинні мембрани, взаємодіючи із залишками ненасичених жирних кислот мембранних ліпідів. Вільним радикалом називають групу атомів, які мають вільну валентність, здатних активно реагувати

з іншими речовинами (наприклад, гідроксильний радикал – OH, ме-

тильний радикал – CH3 та ін.).

Молекулярний кисень в основному триплетному стані має два неспарені електрони, які займають самостійні зовнішні орбіталі з однаково спрямованим обертанням (спіни). Кожна з цих орбіталей може прийняти ще один електрон. Приєднання одного електрона

утворює вільний радикал – супероксидний аніон ( O−2 ), приєднання

двох електронів утворює пероксидний аніон (O22-).

Повне відновлення кисню до двох молекул води потребує чоти- рьох електронів і чотирьох протонів:

O2 + 4e− + 4H+ →2H2O

Проте в організмі в більшості випадків повне відновлення кис- ню відбувається не відразу, а поетапно – з переносом одного елект- рона на кожному етапі. Супероксидний аніон, який утворюється під

час прийому одного електрона ( O−2 ) може діяти як окислювач (ак-

цептор електрона) і як відновник – донор електрона. У першому ви- падку, отримуючи ще один електрон у водному середовищі, він пе- ретворюється на пероксид водню:

O−2 +e− + 2H+ →H2O2

У другому випадку O−2 втрачає електрон і перетворюється в мо- лекулярний кисень:

O−2 → e− +O2

Донорами або акцепторами електронів тут можуть бути різно- манітні сполуки. У тому числі можлива й реакція дисмутації, коли в одній і тій же реакції одна молекула супероксиду служить донором електрона, а інша – акцептором:

O−2 +O−2 + 2H+ →H2O2 +O2

Пероксид водню, який утворюється при цьому, у свою чергу мо- же відновлюватися супероксидом:

H2O2 +O−2 → OH +OH− +O2

214

У даній реакції утворюється вільний гідроксильний радикал OH, який при взаємодії із супероксидом утворює синглетний кисень (1O−2 ), де обидва електрони на зовнішній орбіталі кисню мають різ- носпрямований спін:

OH +O−2 → 1O−2 +OH−

Кисневі радикали: O−2 – супероксидний; OH – гідроксильний;

HO2 – пероксидний (див. нижче) і синглетний кисень (1O−2 ) мають

високу реакційну здатність і взаємодіють з багатьма речовинами ор- ганізму, у тому числі – нуклеїновими кислотами, білками, ліпідами та іншими сполуками, викликаючи порушення їхніх функцій. Останнім часом особливий інтерес викликає вільнорадикальне окислення нена- сичених жирних кислот ліпідів біологічних мембран, так зване переки-

сне окислення ліпідів (ПОЛ) або ліпопероксидація. Вільні радикали з короткою тривалістю існування ( HO2 або OH ), які з'являються вна-

слідок деяких біохімічних реакцій, можуть реагувати з молекулою жи- рної кислоти (RH), особливо ненасиченої, з перетворенням її у відпо- відний жирнокислотний радикал і утворенням перекису водню:

HO2 + RH → H2O2 + R

З цих реакцій починається ланцюговий процес окислення жир- них кислот, зрештою, як і інших речовин. Ця стадія перекисного оки- слення визначена як стадія ініціювання ланцюгів. Вільні радикали

( R ), вступаючи до взаємодії з молекулярним киснем, перетворю- ються на перекисні радикали ( R + O2 → ROO• ). У свою чергу пере-

кисні радикали, легко реагуючи з новими молекулами ненасичених жирних кислот, сприяють утворенню гідроперекисів і вихідних віль- них радикалів:

ROO• + RH → ROOH + R1

Таким чином, у ланцюгову вільнорадикальну реакцію залучаються все нові й нові молекули молекулярного кисню й жирних кислот. Про- дуктами пероксидного окислення ненасичених жирних кислот можуть бути альдегіди, кетони, диальдегіди, епоксиди тощо, наприклад:

Це відбувається внаслідок розриву в жирній кислоті вуглець- вуглецевого зв'язку, який знаходиться поряд з пероксидною групою. Кількість утвореного малонового диальдегіду знаходиться в прямій

215

залежності від числа подвійних зв'язків у молекулі поліненасиченої жирної кислоти. Так, лінолева кислота утворює одну молекулу мало- нового диальдегіду, ліноленова – дві.

Таким чином можуть окислюватися як вільні ненасичені жирні кислоти, так і їхні залишки, які входять до складу ліпідів, особливо фосфоліпідів. Цей процес, як зазначалося, називають пероксидним окисленням ліпідів. Про його рівень можна судити за кількістю ма- лонового диальдегіду, який утворюється в клітині. Очевидно, що функціональна роль реакцій цього типу полягає в регуляції оновлен- ня і проникності ліпідів біологічних мембран. Зокрема утворені про- дукти пероксидного окислення краще розчиняються у воді, ніж вихі- дні ненасичені вищі жирні кислоти, тому вони легше вимиваються з мембран, що сприяє процесам самовідновлення мембранних стру- ктур і є необхідним для нормального їхнього функціонування. Окрім того, пероксидне окислення необхідне для біосинтезу ряду біологіч- них активних речовин, наприклад, кортикостероїдів – гормонів кори надниркових залоз, прогестерону – жіночого статевого гормону,

простагландинів – клітинних гормонів та ін.

У той же час посилення пероксидного окислення ліпідів може змінювати їхню конформацію, зменшувати гідрофобність, призво- дити до утворення ковалентних зшивок між молекулами ліпідів або ліпідів і білків. Внаслідок цього при окисленні мембранних ліпідів різко змінюється їхня структура й порушуються функції. Активні фо- рми кисню в організмі утворюються в реакціях самовільного (нефе- рментативного) окислення ряду речовин. Так, одним з важливих прикладів може служити окислення гемоглобіну в метгемоглобін, внаслідок чого утворюєься супероксид.

Посилення процесів вільнорадикального окислення, яке спосте- рігається під час ультрафіолетового опромінення, дії ультразвуку, радіації та інших впливів, може викликати серйозні порушення в об- міні речовин і енергії, функціях і структурі клітини. Наприклад, у ви- падку променевої хвороби відбувається порушення унікальної струк- тури біологічних мембран, їхнє розрихлення і, внаслідок цього, по- рушення структурованості ферментів і їхніх систем. Накопичення пероксидів у значних кількостях у мітохондріях викликає їхнє набря- кання й руйнування, що призводить до порушення впорядкованості, фіксації й функцій ферментативних систем дихання, які зосереджені на внутрішній і зовнішній мембранах мітохондрій. Одним з найсер- йозніших порушень енергетичного обміну у разі посилення вільно- радикального окислення є також роз'єднання дихання й фосфорилю- вання, а отже, і послаблення біосинтезу макроергічних сполук, особ- ливо АТФ. Це у свою чергу гальмує процеси біосинтезу білків, нук- леїнових кислот та інших сполук, а також порушує функції організму. Такі зрушення особливо тяжко позначаються на центральній нерво- вій системі, оскільки головний мозок дуже чутливий до порушень дихання і до підвищеного вмісту різних продуктів обміну.

216

Проведення таких лікувальних маніпуляцій, як вдихання кисню за підвищеного тиску під час проведення гіпербаричної оксигенації в спеціальних камерах, також може призвести до посилення пероксид- ного окислення. Гіпербарична оксигенація є одним з перспективних і ефективних засобів лікування. Вона застосовується в разі значних втрат крові і деяких інших форм анемії, пов'язаних зі зниженням рівня гемоглобіну, при захворюваннях дихальних шляхів, порушеннях робо- ти серця, тяжких операціях, у тому числі на серці і крупних судинах, а також в інших випадках, коли необхідно підсилити дихання. У разі застосування цього методу лікування підвищується не тільки кількість оксигемоглобіну, але й концентрація кисню, розчиненого в плазмі, який швидко дифундує в тканини, поліпшуючи дихання клітин, а от- же – обмін і їхню функцію. Але слід пам'ятати, що при вдиханні кисню під тиском може посилитися вільнорадикальне окислення ліпідів, яке призводить до негативних наслідків. Тому профілактично слід при- значати лікарські засоби, здатні гальмувати цей процес.

З віком накопичення пероксидів ліпідів прискорює процес ста- ріння організму. Вони також затримують поділ клітин, чим знижу- ють процеси загоєння пошкоджених тканин.

Регулятори вільнорадикального окислення в клітинах. Аеробні

клітини захищають себе від шкідливої дії пероксидів за допомогою рі- зноманітних механізмів. В усіх клітинах є фермент супероксиддисму-

таза, яка каталізує процес дисмутації O−2 і захищає їх від токсичної дії

кисню. Пероксид водню, який утворюється під час дії цього ферменту, а також у реакціях, що каталізуються флавінзалежними дегідрогена- зами – оксидазами, розщеплюється ферментом каталазою, який та- кож міститься в усіх клітинах (див. Тканинне дихання). Висока актив- ність і висока спорідненість цих ферментів з їхніми субстратами пе- решкоджає накопиченню в клітині супероксиду і пероксиду водню.

Важливу роль у розщепленні пероксидів відіграє фермент глута- тіонпероксидаза, кофактором якого є селен, і функціонально зв'яза- ний з ним другий фермент – глутатіонредуктаза.

Глутатіон – це трипептид, який утворюється глутаміновою кис- лотою, цистеїном і гліцином. Особливість цього трипептиду полягає в тому, що залишок глутамінової кислоти зв'язаний із залишком цис- теїну не за α-СOOH групою, а з більш віддаленою (γ) від неї карбок- сильною групою, тобто глутатіон – це γ-глутамінілцистеїлгліцин:

Глутатіон може існувати у відновленій формі, яка позначається Г–SH, і в окисленій формі, коли дві молекули глутатіону в результаті відщеплення двох атомів водню від сульфгідрильних груп залишків

217

цистеїну об'єднуються ковалентним зв'язком між атомами сірки (Г–S–S–Г). Реакція, яка каталізується глутатіонпероксидазою, може бути записана таким чином:

2Г–SH + H2O2 → Г–S–S–Г + H2O

Фермент відновлює також органічні пероксиди:

Утворений окислений глутатіон перетворюється знову на відно- влену форму ферментом глутатіонредуктазою.

В організмах є також багато водо- і ліпідрозчинних сполук, які мо- жуть як активувати пероксидне окислення (їх називають прооксидан- тами), так і гальмуватицейпроцес(називаютьсяантиоксидантами).

До антиоксидантів відносяться вітаміни групи Е (α-, β-, γ-токо- фероли), стероїдні гормони, тироксин – гормон щитовидної залози, солі селену, комплексони, вітаміноподібні флавоноїдні сполуки (віта- міни групи Р), аскорбінова, лимонна, нікотинова кислоти, амінотіоли, сечовина та ін. α-Токоферол, що знаходиться в мембранах, є своєрід- ноюхімічною системоюзахисту мембран відпероксидногоокислення.

Прооксиданти – це сполуки, які легко окислюються й утворюють вільні радикали: вітаміни групи ретинолів (А) і кальциферолів (Д), нафтохінони, відновники НАДФ H2, ліпоєва кислота, вільнорадикальні метаболіти, що утворюються внаслідок дії інших прооксидантів.

Антиоксиданти і прооксиданти широко використовуються в на- уково-дослідній роботі; антиоксиданти застосовуються в практиці охорони здоров'я, у тому числі і для лікування променевої хвороби, оскільки сприяють нормалізації окислювально-відновних реакцій в організмі. На даний час уже синтезовано високоактивні антиокси- данти (наприклад, препарат дибунол), які в багато разів перевищу- ють ефект класичного антиоксиданту α-токоферолу. Дибунол є інгі- бітором вільнорадикальних реакцій і має властивості антиоксиданту, виявляє протипухлинну активність.

Речовини, які впливають на енергетичний обмін у клітинах

Велика кількість речовин, у тому числі й лікарські засоби, мо- жуть змінювати енергетику клітин, впливаючи на утворення енергії в ході перетворення поживних речовин і на рівень окислювального фосфорилювання (утворення АТФ). Їх можна розділити на актива- тори й інгібітори енергетичного обміну. До активаторів відносяться: глюкоза, фруктоза, амінокислоти, кислоти циклу Кребса (лимонна, яблучна, янтарна), різні поживні суміші, наприклад препарати гідро- лізатів білків: гідролізат казеїну, амінокровін, фібриносол, амікін та ін. Вони поліпшують енергетичний обмін у тканинах організму, за- лучаючись до окислювально-відновних реакцій мітохондрій, і тому

218

знайшли застосування в медичній практиці. Інгібіторами є фториди, арсенати, монойодацетат тощо, які блокують активність окремих ферментів розпаду вуглеводів, ліпідів або виступають як роз’єднувачі окислювального фосфорилювання. Вони знайшли за- стосування в наукових дослідженнях під час вивчення окремих етапів

обміну речовин та енергії.

За механізмом дії речовини, які впливають на енергетичний об- мін у клітинах, можна поділити на чотири групи.

Інгібітори дегідрогеназ – гальмують процес дегідрування окремих субстратів, знижуючи надходження атомів водню (протонів і еле- ктронів) у дихальний ланцюг. До них належать, наприклад, про- титуберкульозні препарати фтивазид, ізоніазид (ГІНК) та інші, які є похідними ізонікотинової кислоти:

Препарати ізоніазид, фтивазид, салюзид та інші, як похідні ізо- нікотинової кислоти, є структурно подібними до аміду нікотинової кислоти й тому виступають конкурентними інгібіторами нікотина- мідних дегідрогеназ (НАД-залежних), які містять у складі своїх ко- ферментів амід нікотинової кислоти. Тому має місце їх конкурентне заміщення, яке призводить до пригнічення дії НАД-залежних дегід- рогеназ, і механізм клітинного дихання в мікроорганізмів пригнічу- ється, що веде до їх загибелі.

Малонова кислота (HOOC–CH2–COOH) – нормальний проміж- ний продукт обміну – є конкурентним інгібітором ФАД-залежної де- гідрогенази (сукцинатдегідрогенази), яка відщеплює атоми водню від янтарної кислоти (HOOC–CH2–CH2–COOH) – одного із субстра- тів циклу Кребса, у зв’язку з чим швидкість цього циклу знижується. Суміш інгібіторів НАД- і ФАД-залежних дегідрогеназ може значно пригнічувати тканинне дихання, не впливаючи на утворення про- тонного потенціалу, оскільки надходження іонів H+ з матриксу назо- вні забезпечує убіхінон.

Інгібітори тканинного дихання на етапах фосфорилювання. Во-

ни блокують одну з трьох ланок утворення АТФ, перепиняючи по- тік електронів на певних ділянках дихального ланцюга. Перша гру- па препаратів (снотворні препарати барбітурового ряду – амітал та ін. , прогестерон – жіночий статевий гормон) припиняє надходжен- ня водню на дихальний ланцюг від субстратів, які окислюються внаслідок дії піридинзалежних дегідрогеназ, але не заважають ви-

219

користанню субстратів, які окислюються через ФАД (наприклад, янтарної кислоти).

На рівні другої ланки дихальний ланцюг блокується протигриб- ковим антибіотиком антиміцином А (блокується перенос електронів між цитохромами b і c1). Дихання можливе тільки в разі надходжен- ня електронів і протонів на ділянку ланцюга після блоку. Наприклад, аскорбінова кислота (вітамін C) може окислюватися цитохромом с. Тому в її присутності дихання в мітохондріях продовжується, незва- жаючи на те, що дихальний ланцюг гальмується антиміцином А.

Третя група інгібіторів дихання (ціаніди (NaCN, KCN), азиди (NaN3), оксид вуглецю (II) та ін.) блокують цитохромоксидазу й уне- можливлюють сам процес дихання. Ці речовини викликають кисневе голодування для дихального ланцюга мітохондрій, хоча кисень наяв- ний у великій кількості (блокується процес перекидання електронів на кисень). Тому вимикається утворення протонного потенціалу й поєд- нане з ним фосфорилювання – припиняється життєдіяльність клітин. Перелічені інгібітори цитохромоксидази є найсильнішими отрутами, отруєння якими викликає швидку загибель організму.

Інгібітори фосфорилювання можуть впливати на H+-АТФ-синте-

тазу, перешкоджаючи використанню протонного потенціалу для си- нтезу АТФ. Наприклад, антибіотик олігоміцин, зв’язуючись із білко- вою субодиницею H+-АТФ-синтетази в місці сполучення факторів F0 і F1, закриває вихід каналу і припиняє надходження іонів H+ до фак- тору F1, водночас гальмуючи синтез АТФ в активному центрі F1. Цей антибіотик повністю припиняє фосфорилювання, що веде до зупин- ки дихання.

Роз’єднувачі окислювального фосфорилювання. Існує ряд речовин,

що блокують процес спряження між диханням і фосфорилюванням, тобто безпосередньо інгібують процес утворення АТФ. Ці речовини одержали назву «роз'єднуючих агентів». Роз’єднувачі не впливають на створення протонного потенціалу. Вони лише сприяють його ви- трачанню в обхід H+-АТФ-синтетази – основного споживача енергії протонів для утворення АТФ. Механізм дії роз'єднувачів пов'язаний з тим, що вони є переносниками протонів, катіонів або інших іонів через мембрану. Цим вони переводять енергію мембранного поте- нціалу (∆ϕ) або різниці концентрацій іонів H+ (∆pH) у теплоту, тобто тією чи іншою мірою «відключають» фосфорилювання від клітинно- го дихання. Всі роз'єднувачі належать до мембранотропних речовин. Вони поділяються на протонофори та інші іонофори.

Протонофори (переносники протонів) є гідрофобними речови- нами, тобто добре розчиняються в ліпідах мембрани й містять ру- хомі протони, тому сприяють переносу через мембрану протонів, вирівнюючи їх концентрацію й різницю зарядів по обидва боки мем- брани. Протонофори у відповідних концентраціях можуть повністю роз'єднувати дихання й фосфорилювання, оскільки ліквідують обид- ва компоненти протонного потенціалу (∆pH і ∆ϕ), створеного ди- ханням. Фосфорилююче окислення повністю переходить на вільне, і

220