Коэффициент Р/О показывает только теоретический максимум синтеза АТФ

На самом деле, для синтеза АТФ используется ~ 40-50% энергии ЦПЭ.

Остальная часть энергии выделяется в виде тепла, а также используется для других видов работ клеток:

Итак, биологические функции ЦПЭ:

1) Использует энергию окисления субстратов для синтеза АТФ путём окислительного фосфорилирования;

Обеспечивает поддержание температуры тела человека.

Дыхательный контроль

Окисление субстратов и фосфорилирование АДФ в митохондриях прочно сопряжены.

Скорость использования АТФ регулирует скорость потока электронов в ЦПЭ.

Выполнение клеткой работы с затратой АТФ приводит к уменьшению концентрации АТФ. => Происходит накопление АДФ.

Это активирует окисление субстратов и поглощение O₂ митохондриями клетки.

Таким образом, клетки реагируют на интенсивность метаболизма и поддерживают соотношение АТФ/АДФ на необходимом уровне.

Дыхательный контроль – это зависимость интенсивности поглощения кислорода митохондриями от концентрации АДФ.

Ингибиторы ЦПЭ.

Ингибиторы ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов (I, II, III и IV) => происходит замедление или даже полное прекращение работы ЦПЭ => происходит замедление или полное прекращение синтеза АТФ.

I комплекс: NADH-дегидрогеназа.

Ингибиторы: ротенон и барбитураты (амитал, аминобарбитал, нембутал, веронал и др.)

II комплекс: FAD-зависимая сукцинатдегидрогеназа.

Обратимый конкурентный ингибитор: малонат.

III комплекс: QH₂-дегидрогеназа.

Ингибитор: Антимицин A.

IV комплекс: Цитохромоксидаза.

Ингибиторы: цианид-ионы (CN^–): KCN, HCN и др.; угарный газ (CO), сероводород (H₂S).

Антибиотик олигомицин не ингибирует саму ЦПЭ, но подавляет окислительное фосфорилирование, ингибируя АТФ-синтазу.

! При полном ингибировании in vitro любого из ферментных комплексов, который располагается на пути переноса электронов от дегидрируемого субстрата на O₂, работа ЦПЭ прекращается и АТФ не синтезируется.

Примеры:

К суспензии митохондрий, где в качестве окисляемого субстрата использовали малат, добавили амитал Na. Как при этом изменится синтез АТФ?

Т.к. амитал Na ингибирует NADH-дегидрогеназу, которая расположена на пути переноса электронов от малата на O₂, то скорость ЦПЭ замедляется => замедляется (или прекращается) синтез АТФ.

2) Смесь: малат + амитал + сукцинат.

Р/О £ 2, т.к. в этом случае будет окисляться сукцинат, для которого «не нужна» NADH-дегидрогеназа.

3) Смесь: сукцинат + малонат (избыток).

Синтез АТФ замедляется, т.к. малонат ингибирует сукцинатдегидрогеназу, которая располагается на пути электронов от сукцината на O₂.

4) Смесь: сукцинат + малонат + изоцитрат.

Р/О £ 3, т.к. в этом случае будет окисляться изоцитрат, для которого «не нужна» сукцинатдегидрогеназа.

5) Смесь: малат (или сукцинат) + антимицин A.

Синтез АТФ замедляется, т.к. антимицин A ингибирует QH₂-дегидрогеназу, которая располагается на пути электронов от этих субстратов на O₂.

6) Если к 5) смеси добавить витамин C, то Р/О £ 1, так вит. C окисляет цитохром c (в переносе электронов не участвует QH₂-дегидрогеназа).

7) CN^– независимо от дегидрируемого субстрата необратимо ингибируют ЦПЭ у человека. Они присоединяются к Fe³⁺ цитохромоксидазы и полностью блокируют ЦПЭ.

(CN^– – необратимый специфический ингибитор цитохромоксидазы).

Поиск по сайту: