Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Міжмембранний простір

Читайте также:
  1. Міжмембранний простір Матрикс
  2. Міжмембранний простір Сукцинат Фумарат Цит с Матрикс

зниження рН з 9 до 7;

наявний валіноміцин, відсутній К+

Рис. 19-21 Механізм каталітичної дії F1. (а) Наведено результати експерименту по обміну 18О. Виділений з мітохондріальних мембран компонент F1 інкубують у середовищі з АТР і 18О-міченою водою. Через певні проміжки часу відбирають зразки розчину та аналізують включення 18О до складу Рі, відщепленого від АТР у ході гідролізу. Вже через декілька хвилин у складі Рі виявляють три або чотири атоми 18О. Це свідчить про те, що упродовж інкубації відбувається декілька актів гідролізу АТР та синтезу АТР. (б) Ймовірна структура комплекса у перехідному стані під час гідролізу та синтезу АТР (взято з PDB ID 1BMF). Зеленим кольором позначено α-субодиницю, сірим - β-субодиницю. Позитивно заряджені залишки β-Arg182 та α-Arg376 утворюють координаційні зв’язки з двома атомами кисню у складі п’ятивалентної фосфатної проміжної сполуки; залишок β-Lys155 взаємодіє з третім атомом кисню, іон Mg2+(зображений як зелена кулька) стабілізує сполуку ще більшою мірою. Блакитною кулькою представлено групу, яка витісняється (Н2О). Такі взаємодії призводять до швидкого встановлення рівноваги між АТР та ADP+Pі в активному центрі.

Ензим

 

Рис. 19-22 Координатні діаграми реакції, здійснюваної АТР-синтетазою та іншим типовим ензимом.Головним енергетичним бар’єром у типовій каталізованій ензимом реакції (ліворуч), який необхідно подолати, є досягнення перехідного стану (†) між субстратом та продуктом. У реакції, яку каталізує АТР-синтаза (праворуч) головним енергетичним бар’єром є від’єднання АТР від ензиму, а не утворення АТР. Величина зміни вільної енергії у реакції утворення АТР з АDР та Рі у водному середовищі є високою і позитивною, однак АТР настільки міцно зв’язується на поверхні ензиму, що цієї енергії зв’язування вистачає для того, щоб наблизити величину вільної енергії зв’язаного з ензимом АТР до величини вільної енергії АDР+Рі, а тому реакція є оборотною. Величина константи рівноваги реакції дорівнює 1,0. Вільну енергію, необхідну для вивільнення АТР, забезпечує протонорушійна сила.

кДж/моль АТР (у розчині)

Координата реакції Типовий ензим АТР-синтаза

Рис. 19-23. Мітохондріальний АТР-синтазний комплекс. (а)Структура комплекса F1, встановлена на підставі даних кристалографічних та біохімічних досліджень. Три α-субодиниці (затінені сірим) та три β-субодиниці (затінені фіолетовим) у складі F1, подібно до дольок помаранча, почергово упорядковані навколо центрального стержня - g субодиниці (зеленого кольору). (б) Кристалічна структура F1 мітохондрій бика (PDB ID 1BMF), вигляд збоку. Дві α- та дві β- субодиниці видалено для того, щоб було видно центральний стержень (g- субодиницю), а також центри зв’язування АТР (червоного) та ADP (жовтого кольорів) у складі β- субодиниць. На схемі відсутні також δ- та e- субодиниці. (в)Вигляд F1 зверху (з N- сторони мембрани), зображено три β- та три α-субодиниці, а також центральний стержень (g-субодиниця, затінена зеленим). Кожна β- субодиниця на межі з сусідньою α-субодиницею містить нуклеотид-зв‘язувальний центр, необхідний для каталітичної активності. Єдина g-субодиниця зв’язується спочатку з однією із трьох пар αβ-субодиниць, змушуючи кожну з трьох β-субодиниць дещо змінити конформацію нуклеотид-зв’язувального центру. На схемі кристалічної структури видно, що одна з субодиниць (β-ADP) містить у своєму зв’язувальному центрі молекулу ADP (жовтого кольору), наступна субодиниця (β-AТP) містить молекулу АТР (червоного кольору), тоді як третя субодиниця (β-порожня) не містить зв’язаного нуклеотиду. (г) Структура комплексу F0F1, вигляд збоку. Це змішана структура, у якій поєднано кристалографічні координати компонента F1 мітохондрій бика (затінено фіолетовим та сірим) та координати компонента F0 мітохондрій дріжджів (затінено жовтим та помаранчевим) (PDB ІD 1QO1). На цій схемі кристалічної структури не представлено субодиниці a, b, δ та e. (д)Структуракомплексу F0F1, вигляд з торця у напрямку від P- до N- сторони мембрани. Великі структури, які видно на цьому поперечному зрізі, - це дві трансмембранні спіралі кожної з десяти с-субодиниць, упорядкованих у концентричні кільця. (є) Діаграма комплексу F0F1, побудована на основі даних біохімічних та кристалографічних досліджень. Дві b-субодиниці компонента F0 міцно зв’язуються з α- та β-субодиницями компонента F1 і утримують їх у фіксованому положенні стосовно мембрани. Побудована з с- субодиниць і занурена у мембрану циліндрична частина F0 прикріплюється до стержня, утвореного g- та e- субодиницями компонента F1. Коли протони перетікають через F0 у напрямку від Р-сторони до N-сторони мембрани, циліндр і стержень обертаються, g-субодиниця по черзі зв’язується з кожною з β-субодиниць, які внаслідок цього змінюють свою конформацію.

Загрузка...


(в) α-порожня β-порожня

(є) N-сторона Р-сторона

Рис. 19-24 Модель функціонування АТР-синтази ( модель «зв’язування – зміни», англ. - binding-change model).Комплекс F1 містить три нееквівалентні аденіннуклеотид-зв’язувальні центри, по одному на кожну пару α- та β-субодиниць. У будь-який заданий момент часу один із цих центрів перебуває у β-АТР-конформації (тобто, міцно зв’язує АТР), другий - у β-АDР-конформації (зв’язування слабке), а третій – у β-порожній конформації (зв’язування дуже слабке). Протонорушійна сила спричиняє обертання центрального стержня - g-субодиниці (вказано зеленою стрілкою), яка по черзі вступає у контакт з кожною парою субодиниць αβ. Це викликає кооперативну зміну конформації нуклеотид-зв’язувальних центрів: центр β-АТР набуває β-порожньої конформації і АТР від’єднується; центр β-АDР набуває β-АТР-конформації, яка прискорює конденсацію зв’язаних ADP + Pі з утворенням АТР; β-порожній центр стає β-АDР-центром, який не міцно зв’язує ADP + Pі, що надходять із середовища. Ця побудована на основі експериментальних даних модель передбачає, що активність принаймні двох з трьох каталітичних центрів почергово змінюється; АТР не може від’єднатися від одного центра доти, доки до іншого центра не приєднаються ADP + Pі .

 

Рис. 19-25. Експериментальне підтвердження обертання комплекса F0 та g -субодиниці. Генетично сконструйований комплекс F1, що містить низку залишків Нis, щільно прилипає до вкритого нікелевим комплексом предметного мікроскопічного скельця; до с-субодиниці F0 ковалентно приєднують біотин. Протеїн авідин, який міцно зв’язується з біотином, ковалентно приєднують до довгого актинового філамента, поміченого флюоресцентною міткою. Завдяки зв’язуванню біотину з авідином актиновий філамент прикріплюється до с-субодиниці. Якщо у середовище додати АТР у якості субстрата для АТРазної активності компонента F1, то можна побачити, як мічений філамент починає обертатися в одному напрямку, що свідчить про обертання F0-циліндра, складеного із с-субодиниць. В іншому експерименті флюоресцентно-мічений актиновий філамент приєднали безпосередньо до g-субодиниці. На серії мікрофотографій, зроблених з інтервалом у 133 мс, відображено зміну положення актинового філамента. Зверніть увагу, що під час обертання філамент здійснює дискретні стрибки приблизно через кожні одинадцять кадрів. Очевидно, що циліндр і стержень обертаються разом.

Актиновий філамент Авідин Залишок His Залишок His

Комплекс Ni

 

Рис. 19-26 Аденіннуклеотидтранслоказа та фосфаттранслоказа.Транспортні системи внутрішньої мембрани мітохондрій переносять ADP та Рі у матрикс, а новосинтезований АТР – у цитозоль. Аденіннуклеотидтранслоказа є антипортером, тобто один і той же протеїн транспортує ADP у матрикс, а АТР - назовні. Унаслідок заміни АТР4- на ADP3- один негативний заряд виводиться з матриксу, цьому сприяє різниця у заряді між двома сторонами внутрішньої мітохондріальної мембрани (зовнішня сторона заряджена позитивно). За рН 7,0 Рі існує у двох форах - НРО42- та Н2РО4-; фосфаттранслоказа специфічна до Н2РО4-. Симпорт Н2РО4- та Н+ не супроводжується сумарним витоком заряду, проте завдяки відносно низькій концентрації протонів у матриксі переміщення Н+ всередину мітохондрій полегшується. Таким чином, енергія протонорушійної сили використовується як для синтезу АТР, так і для транспортування субстратів реакції (ADP та Рі) у мітохондріальний матрикс, а продуктів (АТР) – у цитозоль. Усі три транспортні системи можна виділити у вигляді єдиного мембранозв’язаного комплексу ( АТР-синтасоми).


Дата добавления: 2015-08-18; просмотров: 90 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: Ротаційний каталіз – ключ до розуміння механізму синтезу АТР | У випадку хеміоосмотичного спряження відношення між спожитим О2 та синтезованим АТР не є цілим числом | Мутації у мітохондріальних генах спричиняють хвороби людини | Мітохондрії походять від ендосимбіотичних бактерій | Роль мітохондрій в апоптозі та окисному стресі | Підсумок 19.5. Роль мітохондрій в апоптозі та окисному стресі | У рослин два реакційні центри функціонують у тандемі | Завдання | NAD- або NADP-залежні | ДХМС – 3-(3,4-дихлорфеніл)-1,1-диметилсечовина; ДЦКД – дициклогексилкарбодіімід; ФКЦФ – ціанід-р-трифторметоксифенілгідразон; ДНФ – 2,4-динітрофенол |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Міжмембранний простір Сукцинат Фумарат Цит с Матрикс| Міжмембранний простір Матрикс

mybiblioteka.su - 2015-2020 год. (0.01 сек.)