Электрон-транспортная цепь

•I комплекс (НАДН-КоQ-оксидоредуктаза) – окисляет НАДН, отбирая у него два электрона и перенося их на растворимый в липидах убихинон, который внутри мембраны диффундирует к комплексу III. Вместе с этим, комплекс I транспортируя 2 электрона с НАДН на КоQ перекачивает 4 протона из матрикса в межмембранное пространство митохондрии.

•II комплекс – сукцинат – КоQ – оксидоредуктаза – включает ФАД- зависимые дегидрогеназы и железосерные белки. Не перекачивает протоны, но обеспечивает вход в цепь дополнительных электронов за счѐт окисления сукцината

•III комплекс – КоQН2 – цитохром с – оксидоредуктаза – имеет в своем составе цитохромы b, с1 и железосерные белки, которые переносят электроны с убихинона на два водорастворимых цитохрома с внутренней мембраны митохондрии. При этом 2 электрона с убихинона далее транспортируются по дыхательной цепи, а из матрикса в межмембранное пространство митохондрии переходят 4 протона.

•IV комплекс – цитохром с – кислород – редуктаза –состоит из цитохромов a и a3, которые, помимо гема, содержат ионы меди и катализирует перенос 2 электронов через цитохром С на один атом молекулярного O2, перекачивая, при этом, в межмембранное пространство 2 из 4-х протонов. Два других протона вместе с 2 электронами «снятых» с субстрата взаимодействуют с атомом молекулярного O2 образуя воду: 2Н+ + 2е- + ½ О2 = Н2О

•Таким образом, в процессе транспорта с субстрата 2 электронов (через НАДН+Н+) на кислород из матрикса в межмембранное пространство переносится 10 протонов, т. е стехиометрия протоны/электроны составляет 10/2.

• Хемиоосмотическая теория Питера Митчелла (1961 г.)

Основные постулаты этой теории: внутренняя мембрана митохондрий непроницаема для ионов Н+ и ОН−; за счет энергии транспорта электронов через I, III и IV комплексы дыхательной цепи из матрикса выкачиваются протоны; возникающий на мембране электрохимический потенциал является промежуточной формой запасания энергии; возвращение протонов в матрикс митохондрии через про-тонный канал АТФ-синтазы является поставщиком энергии для синтеза АТФ по схеме: АДФ+Н3РО4 АТФ+Н2О Таким образом, сопрягающим фактором, в соответствии с этой теорией, является электрохимический протонный потен-циал Δμ Н+. Доказательства хемиоосмотической теории:

•на внутренней мембране есть градиент Н+ и его можно измерить;

•создание градиента Н+ в митохондрии сопровождается синтезом АТФ;

•ионофоры (разобщители), разрушающие протонный градиент, тормозят синтез АТФ;

•ингибиторы, блокирующие транспорт протонов по про-тонным каналам АТФ-синтазы, ингибируют синтез АТФ

Ингибиторы ЦПЭ –

•Это вещества, которые блокируют перенос электронов по ЦПЭ:

•ингибиторы I комплекса – барбитураты, ротенон, пирицидин;

•ингибитор II комплекса – малонат;

•ингибитор III комплекса – антимицин А;

•ингибиторы IV комплекса – сероводород, цианиды, угарный газ, оксид азота.

Ингибиторы окислительного фосфорилирования (оли-гомицин) – это вещества, которые блокируют транспорт Н+ по протонному каналу АТФ-синтазы.

Ингибирование малонатом

•Разобщители окислительного фосфорилирования (ио- нофоры) – это вещества, которые подавляют окислительное фосфорилирование, не влияя при этом на процесс переноса электронов по ЦПЭ. Механизм действия разобщителей сводится к тому, что они являются жирорастворимыми (липофильными) веществами и обладают способностью связывать протоны и переносить их через внутреннюю мембрану митохондрий в матрикс, минуя протонный канал АТФ-синтазы. Выделяющаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Искусственные разобщители – динитрофенол, производные витамина К (дикумарол), некоторые антибиотики (валиномицин).