9. Мембранозв'язані етл. С-ми синтезу стероїдів в мх. Мікросомальні етл. Дихальна с-ма мітохондрій.

Електронтранспортний ланцюг (ЕТЛ) – ланцюг хімічних перетворень, що поєднує хімічні реакції між донором і акцептором електронів. Важливим моментом роботи ЕТЛ є генерація протонного градієнту (різниця концентрацій Н+ між двома сторонами мембрани), що далі часто використовується для синтезу цінної макроергічної сполуки АТФ АТФсинтазою. Відповідно, організми позділяють за донорами електронів, які вони використовують для синтезу АТФ: літотрофи (неорганічні речовини) – бактерії; органотрофи (органічні речовини) – тварини, гриби, протисти; фототрофи (світло) – рослини, водорості.

Для мітохондрій – донор – цукор (у вигляді НАДН, сукцинату), акцептор – O₂, все, що між ними – ЕТЛ (4 мембранні комплекси). Для хлоропластів рослин, донор – світло+H₂O, акцептор – НАДФ⁺, ЕТЛ – фотосинтазний комплекс ІІпластохінонцитохром b6fпластоціанінфотосинтазний комплекс І. Для бактерій, донори – різні (органічні/неорганічні речовини, світло), акцептори – різні (найбільш енергетично вигідний – кисень, за його відсутності – нітрати, нітрити, оксид заліза, сульфат, СО2 і невеликі органічні молекули, напр. стеарилфумарат), ЕТЛ – ще більш заплутана система.

Розглянемо дихальну систему мітохондрій. Донором електронів виступає цукор, що розкладається внаслідок гліколізу до Ас-СоА, який надалі вступає в цикл Кребса з генерацією НАДН. Далі всі події відбуваються на внутрішній мембрані мітохондрії.

Комплекс І (NADH-дегідрогеназа або NADH:убіхінон-оксидоредуктаза) видаляє два електрона з NADH та транспортує їх до убіхінону (СоQ). Убіхінол (QH₂) вільно дифундує в середині мембрани. В той же час, комплекс І переносить два протони (H⁺) через мембрану – формує протонний градієнт. Комплекс І це одне з найголовніших місць де вільні електрони можуть втекти від перенесення на кисень, що призведе до утворення сполуки з вільним радикалом – супероксиду. В ході цього процесу, 4 протони транспортуються через вн.мітохондріальну мембрану з мітохондріального матриксу до міжмембранного простору. Утворений градієнт протонів далі може використовуватись для синтезу АТФ (окисне фосф-ня).

Комплекс ІІ (сукцинат дегідрогенеза; EC 1.3.5.1) не є протонною помпою. Є додатковим носієм протонів від сукцинату (через FAD) до СоQ. Комплекс ІІскладаєтьсяз чотирьох білкових субодиниць: SDHA,SDHB, SDHCта SDHD. Іншими донорами електронів можуть бутижирні кислоти, гліцерол 3-фосфат тощо,які (електрони) також транспортуються (через FAD) до СоQ, що та також не призводить до генерації протонного градієнту.

Комплекс III (комплекс цитохромів b і c1; EC 1.10.2.2) акцептує в декілька етапівдва електрони від убіхінолув сайті QOта послідовно передає їх на дві молекули цитохрому c, (це водорозчинний носій електронів, який міститься зі сторони міжмембранного простору). Два інших електрони передаються через білок до сайта Qi, де хінонова частинаубіхінону відновлюється до хінолу. Протоновий градієнт формується через те, що процес потребує окислення 2х хінолів (4H+4e-) в сайті QOщоб утворити одинхінол (2H+2e-) в сайті Qi. (загалом 6 протонів: 2 протони з відновлення хінону до хінолу та 4 протони вивільняється з 2 убіхінолів). Власне сам bc1 комплекс не є протонною помпою, він лише допомагає формувати прот градієнт внаслідок асиметрії між поглиненням/вивільненням протонів.

Комплекс IV (цитохром c оксидаза; EC 1.9.3.1) видаляє 4 е з чотирьох молекул цитохрому c та передає їх (через цитохроми а та а3) на молуклярний кисень (O2), з утворенням двох молекул води (H2O). В той же час, він переносить чотири протони через мембрану з утворенням протонного градієнту. Азиди і ціаніди інгібують саме цей ензим.

Електронтран-спортний ланцюг в мікросомах (ЕР) – короткий ЕТЛ, не генерує градієнт протонів, а відповідно і не бере участі у синтезі АТФ. Робота пов’язана з гідрокси-люванням лікарських речовин та стероїдів, продукцією іонів та радикалів токсичних для мікроорганізмів (у нейтрофілах), десатурацією (відновлення подвійних зв’язків) довгих ЖК. Важливу роль у роботі відіграють цитохроми b5 та P450, які беруть участь у транспорті електронів у ЕР (лише один е, за один акт, тому їх називають монооксигеназами). Донорами реакції можуть бути – НАДН, НАДФН.

Синтез стероїдів відбувається в мітохондріях і в глад ЕПР, хоча синтез холестеролу та мінерало/глюкокортикоїдів контролюється ензимами мітохондрій. Синтез холестеролу відбувається в цитоплазмі та мікросомах з Ас-СоА, відповідно, Ас-СоА потрібно транспортувати з мітохондрії для синтезу. Надалі відбувається синтез холестеролу за наведеною схемою. В мітох є своя HMG-CoA синтаза, що синтезує гідророксиметил глутарил-СоА (бере участь у ф-ні кетонових тіл, але до процесу синтезу холестеролу відношення не має).

Другим важливим для стероїдного синтезу білком мітохондрій є цитохром Р450. Різні його ізоформи беруть участь у синтезі стероїдів: CYP11A1 в мітохондріях наднирників проявляє активність 20,22-десмолази. (steroid 20α-hydroxylase, steroid 22-hydroxylase, зрізає бічний ланцюг хоестеролу). CYP11B1 в мітохондріях наднирників проявляє активність steroid 11β-hydroxylase, steroid 18-hydroxylase та steroid 18-methyloxidase. CYP11B2, знайдений в мітохондріях надниркової клубочкової зони, має активності steroid 11β-hydroxylase, steroid 18-hydroxylase, and steroid 18-methyloxidase.