17. Регуляция тканевого дыхания. Дыхательный контроль. Ингибиторы и разобщители тканевого дыхания, примеры.
Если клетка находится в состояние покоя, то АТФ мало используется и накапливается. Поэтому снижается концентрация АДФ и Ф.В этих условиях АТФ-синтетаза уже не получается из цитоплазмы досочно АДФ и фосфата для синтеза АТФ. Ее активность снижается и скорость движение протонов из межмембранного пространства в матрикс по протонному каналу этого фермента падает. Поэтому сохраняется высокий градиент концентраций протонов на внутренней мембране митохондрий. В этих условиях энергии переноса водорода по цепи митохондриального окисления уже не хватает для выталкивания протона водорода из матрикса в межмембранное пространство. Перенос водорода по цепи тормозится и прекращается окисление субстратов.
Зависимость интенсивности дыхания митохондрии от концентрации АДФ называется дыхательным контролем. В результате этого контроля скорость синтеза АТФ соответствует потребностям клетки в энергии. Общее содержание АТФ в организме 30-50г, но каждая молекула АТФ в клетке «живет» меньше минуты. В сутки у человека синтезируется 40-60кг АТФ и столько же расходуется.
Разобщением дыхания и фосфорилирования называют явление исчезновения на мембране электрохимического потенциала под действием разобщителей и прекращение синтеза АТФ.
Так как электрохимический градиент состоит из двух компонентов (электрического и химического), то существуют 2 способа его уменьшения-нивелировать разность зарядов или разность концентрации ионов водорода.
Разобщители - это вещества, которые могут переносить протоны (протонофры) или другие ионы (ионофры) через мембрану миную каналы АТФ-синтазы. Они снижают величину электрохимического градиента, что приводит к увеличению скорости движения электронов по ферментам дыхательной цепи. В результате разобщения АТФ снижается. АДФ увеличивается ,возрастает скорость потребления кислорода ,окисление НАДН2,ФАДН2,снижается коэффициент Р/О, энергия выделяется в виде тепла.
Классическим протонофром ялвяется 2,4-динитрофенол - он протонируется в межмембранном пространстве, где концентрация протонов выше, и диффундирует через внутреннюю мембрану митохондрий в матрикс.
В матриксе, где концентрация протонов ниже, 2.3-динитрофенол теряет протон, переходит в ионизированную форму и может возвращаться в межмембранное пространство. Подобным образом действуют ионоформы, увеличивающие проницаемость мембраны для ионов натрия и калия, например антибиотики - валиномицин и грамицидин.
Физиологическим протонофром является белок «термогенин» в изобилии имеющийся в клетке бурой жировой ткани (ТУТ БОЛЬШЕ МИТОХОНДРИЙ (придают из-за этого такой цвет), ЧЕМ В БЕЛОЙ). При охлаждении организма эти клетки получают сигналы по синаптическим нервам и в них активируется расщепление жира - липолиз. Окисление жиров приводит к получению НАДН, ФАДН2, активации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента. Однако АТФ-синтазы в мембране митохондрий этих клеток мало, зато много термогенина. Из-за него большая часть энергии ионов водорода рассеивается в виде тепла, обеспечивая поддержание температуры тела при охлаждении.
Примерами разобщителей могут быть также некоторые метоболиты, которые образуются в организме: ВЖК, билирубин - продукт катаболизма гема, тироксин-гормон щитовидной железы. Они проявляют такое действие только в больших количествах.
Ингибиторы:
NADH-CоQ-редуктаза-ротенон-высокотоксическое вещество, содержащееся в некоторых водорослях и являющееся ядом для рыб:
амитал-лекарственный препарат из группы барбитуратов.
CоQ-цитохром С-редуктазы-антимицин А, токсический антибиотик, продуцируемый одним из штаммов Streptomyces.
цитохромоксидаза- цианид, СО, Н2S. Цианид наиболее токсический для человека: он присоединяется к Fe3+ цитохромоксидаза и блокирует перенос электронов к кислороду.
