У випадку хеміоосмотичного спряження відношення між спожитим О2 та синтезованим АТР не є цілим числом

До того, як хеміоосмотична модель окисного фосфорилювання стала загальновизнаною, вважалось, що загальне рівняння реакції утворення АТР має такий вигляд:

хАDР + хР_і + 1/2О₂ + NADH ® хАТР + Н₂О + NAD (19-11)

де коефіцієнт х, який іноді називають відношенням Р/О, або ж відношенням Р/2е^-, завжли є цілим числом. Якщо інтактні мітохондрії внести у середовище, що містить О₂ та здатний до окиснення субстрат, наприклад, сукцинат чи NADH, то за швидкістю зниження вмісту О₂ можна виміряти швидкість синтезу АТР. Вимірювання відношення Р/О, однак, ускладнюється тим, що інтактні мітохондрії використовують АТР у багатьох реакціях, які протікають у матриксі, водночас і О₂ вони споживають не лише у процесі окисного фосфорилювання. Майже в усіх експериментах виміряне відношення Р/О (АТР до ½ О₂) дорівнювало 2-3, якщо донором електронів був NADH, або ж 1-2, якщо донором електронів був сукцинат. Припускаючи, що величина Р/О має виражатися цілим числом, більшість експериментаторів домовилися, що величина відношення Р/О має складати 3 для NADH і 2 для сукцинату; саме такі величини упродовж багатьох років наводились у наукових статтях та підручниках.

Після того, як хеміоосмотична теорія спряження процесів синтезу АТР та перенесення електронів набула визнання, стало очевидним, що відношення Р/О не обов’язково має виражатися цілим числом. Натомість постали інші питання щодо стехіометрії процесу – скільки протонів викачується назовні під час перенесення електронів від однієї молекули NADH на О₂, та скільки протонів має надійти всередину через комплекс F₀F₁, щоб забезпечити синтез однієї молекули АТР? Вимірювання величини потоку протонів є технічно складною задачею, оскільки слід враховувати буферну ємність мітохондрій, непродуктивне витікання протонів через внутрішню мембрану, а також факт використання енергії протонного градієнта не лише для синтезу АТР, але й для забезпечення інших процесів, наприклад, для транспортування певних субстратів через внутрішню мітохондріальну мембрану (див. нижче). Згідно домовленості, кількість протонів, що виводяться назовні, у розрахунку на перенесену пару електронів від NADH дорівнює 10, а від сукцинату – 6. Екпериментально доведеним вважається також, що кількість протонів, необхідна для забезпечення синтезу однієї молекули АТР, дорівнює 4, із них 1 протон витрачається на транспортування Р_і, АТР та ADP через мітохондріальну мембрану (див. нижче). Отже, якщо при окисненні однієї молекули NADН викачується 10 протонів, і 4 з них мають повернутися у матрикс для забезпечення синтезу 1 молекули АТР, то відношення Р/О становитиме 2,5, якщо донором електронів є NADН, і 1,5 (6/4), якщо ним є сукцинат. Саме такі величини Р/О (2,5 та 1,5) ми використовуємо у цьому підручнику, проте у біохімічній літературі дотепер наводяться величини 3,0 та 2,0. Очевидно, що останнє слово щодо протонної стехіометрії не буде сказано доти, доки повністю не буде з’ясованим механізм реакції, здійснюваної комплексом F₀F₁ .

Дата добавления: 2015-08-18