1.3.5. Інгібітори електронного транспорту та окисного фосфорилювання в мітохондріях

Певні хімічні сполуки здатні специфічним чином порушувати електронний транспорт (інгібітори електронного транспорту) та окисне фосфорилювання (інгібітори та роз’єднувачі окисного фосфорилювання) в мітохондріях. Дані сполуки взаємодіють з певними компонентами дихального ланцюга або системами окисного фосфорилювання, порушуючи їх біохімічні функції.

1.3.5.1. Інгібітори мітохондріальних функцій

Сполуки цього класу порушують функціонування дихального ланцюга мітохондрій за рахунок зв’язування з окремими ферментними білками або коферментами, що беруть безпосередню участь у переносі електронів від субстратів біологічногоокислення на . При надходженні в організм людини або тварин ці речовини діють як клітинні отрути, спричиняючи феномен тканинної гіпоксії.

Ротенон – інгібітор транспорту електронів через НАДН-коенозим Q- редуктазний комплекс. Ротенон застосовується як інсектицид.

Амобарбітал (амітал) та близький до нього за структурою секобарбітал (секонал). Ці похідні барбітурової кислоти (барбітурати) застосовуються у фармакології як снодійні засоби. Разом з тим, барбітурати, подібно до ротенону, є активними інгібіторами клітинного дихання, блокуючи електронний транспорт на рівні НАДН-коенозим Q- редуктази.

Пієрицидин А – антибіотик, що також блокує НАДН-коенозим Q- редуктазний комплекс за рахунок конкурентної взаємодії з убіхіноном.

Антиміцин А – антибіотик, що блокує дихальний ланцюг мітохондрій на рівні переносу електронів через комплекс ІІІ (цитохром b - цитохром ).

Ціаніди( іони ) – потужні клітинні отрути, що є інгібіторамитранспорту електронів на термінальній ділянці дихального ланцюга мітохондрій (у цитохромоксидазному комплексі). Іони утворюють комплекси з ферри ( ) – формою молекул гему цитохромоксидази, блокуючи їх відновлення до ферро ( ) – форм.

Монооксид вуглецю (СО) – інгібує цитохромоксидазу шляхом зв’язування з ділянкою гему, що взаємодіє з молекулою кисню. (Губський Ю., 2000)

Інгібітори окисного фосфорилювання блокують як окислення субстратів, так і фосфорилювання АДФ у мітохондріях.

Олігоміцин – антибіотик, що протидіє як фосфорилюванню АДФ до АТФ, так і стимуляції поглинання , що спостерігається після додавання до мітохондрій АДФ (феномен «дихального контролю»). Механізм дії олігоміцину полягає в інгібуванні функції АТФ – синтази. (Губський Ю., 2000)

1.3.5.2. Роз’єднувачі окисного фосфорилювання

Сполуки цього класу спричиняють «неконтрольоване» дихання мітохондрій,яке не залежить від функціонування системи фосфорилювання АДФ. В присутності роз’єднувачів спостерігається активне поглинання мітохондріями , незважаючи на зниження швидкості (або відсутності) генерації АТФ з АДФ та . Згідно з хеміосмотичною теорією, роз’єднувачі спричиняють втрату мембранною протонного потенціалу.

До роз’єднувачів окисного фосфорилювання належать:

1)2,4-динітрофенол та сполуки, близькі до нього за хімічною структурою (динітрокрезол, пентахлорфенол)

2)СССР(карбонілціанід-м-хлорфенілгідразон) – сполука, що в 100 разів перевищує за специфічною активністю 2,4-динітрофенол.

Здатність роз’єднувати дихання та окисне фосфорилювання в мітохондріях мають також гормони щитоподібної залози (тироксин, трийодтиронін).

Порушення синтезу АТФ спостерігається в умовах дії на організм людини і тварин багатьох патогенних факторів хімічного (природні та синтетичні токсини), біологічного та фізичного (іонізуюча радіація) походження, які спричиняють роз’єднання дихання та окисного фосфорилювання за рахунок порушення спроможності створювати і підтримувати протонний потенціал на спрягаючих мембранах мітохондрій. (Губський Ю., 2000)