35. Інгібітори транспорту електронів та роз’єднувачі окисного фосфорилювання

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

Інгібітори електронного транспорту - 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 біологічного окислення на киснь. При надходженні в організм людини або тварин ці речовини діють як клітинні отрути, спричиняючи феномен тканинної гіпоксії.

Ротенон - інгібітор транспорту електронів через НАДН:коензим 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:коензим Q-редуктази.

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

Антиміцин А - антибіотик, що блокує дихальний ланцюг мітохондрій на рівні переносу електронів через комплекс III (цитохром b - цитохром с₁).

Ціаніди (іони CN^-) - потужні клітинні отрути, що є інгібіторами транспорту електронів на термінальній ділянці дихального ланцюга мітохондрій (у цитохромоксидазному комплексі). Іони CN^- утворюють комплекси з фери (Fе³⁺)-формою молекул гему цитохромоксидази, блокуючи їх відновлення до феро (Fе²⁺)-форм.

Монооксид вуглецю (CO) - інгібує цитохромоксидазу шляхом зв'язування з ділянкою гема, що взаємодіє з молекулою кисню.

Інгібітори окисного фосфорилування

Інгібітори окисного фосфорилування блокують як окислення субстратів, так і фосфорилування АДФ у мітохондріях. Олігоміцин - антибіотик, що протидіє як фосфорилюванню АДФ до АТФ, так і стимуляції поглинання O₂, що спостерігається після додавання до мітохондрій АДФ (феномен "дихального контролю"). Механізм дії олігоміцину полягає в інгібуванні функції АТФ-синтетази.

Роз'єднувачі окисного фосфорилування

Сполуки цього класу спричиняють "неконтрольоване" дихання мітохондрій, яке не залежить від функціонування системи фосфорилування АДФ. В присутності роз'єднувачів спостерігається активне поглинання мітохондріями О₂, незважаючи на зниження швидкості (або відсутність) генерації АТФ з АДФ та Фн. Згідно з хеміосмотичною теорією, роз'єднувачі спричиняють втрату мембраною протонного потенціалу - рушійної сили генерації макроергічних зв'язків АТФ. До роз'єднувачів окисного фосфорилування належать:

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

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

Здатність роз'єднувати дихання та окисне фосфорилування в мітохондріях мають також гормони щитовидної 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 фосфорилування за рахунок порушення спроможності створювати і підтримувати протонний потенціал на спрягаючих мембранах мітохондрій.