5

\ 1

bursztynian

100fjM

Rys. 11.21. Równoczesne monitorowanie transformacji energetycznych i efektu ich inhibitorów przez elektrodę tlenową (O2) i elektrodę TTP^-specyficzną (AT): a — lokalizacja działania inhibitorów przy poszczególnych kompleksach białkowych i białkach transportowych: 1 — butylmalonian-inhibitor przenośnika dwukarboksylanów, 2 — malonian-kompetywny inhibitor dehydrogenazy bursztynianowej, 3 — antymycyna A-inhibitor kompleksu b-ci, 4 — cyjanek-inhibitor oksydazy cytochromowej, 5 — oligomycyna-inhibitor FoFiATPazy, 6 — karboksyartaktylozyd-niekompetywny inhibitor translo-kazy nukleotydów adeninowych, 7 — rozprzęgacze-protonofor FCCP lub jonofor walinomycyna + K⁺, 8 — czerwień rutenowa-inhibitor elektrogennego, uniportowego przenośnika Ca²⁺, 9 — rotenon. Działanie FoFiATPazy i transłokazy, chociaż odwracalne pokazano dla uproszczenia tylko w kierunku syntezy ATP i jego eksportu z mitochondriów. Zaznaczone tu procesy i miejsca działania inhibitorów są uwzględnione na wykresach efektów bioenergetycznych b-d; b — sekwencje doświadczalne wykazujące w tej samej inkubacji (stan fosforylacyjny) kolejność wyłączenia poszczególnych kompleksów oddechowych przez specyficzne dla nich inhibitory. Cyfry rzymskie zaznaczają, które kompleksy oddechowe działają w danym momencie przy generacji AT; linią przerywaną zaznaczono potencjał stanu 4. c — przejścia pomiędzy stanem 4 (spoczynkowym) i stanem 3 (fosforylacyjnym). Obliczenie stosunku ADP/O opiera się na znanej dodanej ilości ADP i ilości tlenu zużytego w czasie trwania stanu 3. Gdyby przeciek protonów widoczny w stanie 4 jako słabe zużycie tlenu trwał nadal w stanie 3, podstawą ilości tlenu byłby odcinek AO2, uwzględniający ekstrapolację linii c. Jednak w efekcie spadku AT w stanie 3 do poziomu około ł50 mV, przeciek protonów, będący nieomową funkcją potencjału, praktycznie ustaje (zaznaczono przez stopień zaciemnienia). Dlatego prawidłową jest wartość A02- Obecność oligomy-cyny lub CATR, hamując odpowiednio ATPazęlub translokazęnukleotydów adeninowych uniemożliwia wystąpienie stanu

3--------; d — elektroforetyczne wnikanie do matriks jonów Ca²⁺ silnie obniża AT stanu 4, przyspieszając, podobnie

jak puls ADP, transport elektronów. Po zakumulowaniu Ca²⁺ poziom AT jest przejściowo obniżony, jednak bez zmiany sumarycznej wartości Ap!H⁺ (wzrost udziału komponentu ApH). Obecność inhibitora przenośnika Ca²⁺, czerwieni rutenowej (RR), zapobiega opisanemu procesowi. Symbole: m-mitochondria, rot-rotenon, bur-bursztynian, AA-antymy-cyna A, ask-askorbinian, oligo-oligomycyna, RR-czerwień rutenowa, wal-walinomycyna, TMPD-patrz tekst, t — minuty wahadła wodorowego pełnią elektroneutralny: antyporter jabłczan² /asparaginian²" i częściowo elektrogenny antyporter glutaminian²" + H⁺/a-ketoglutaran³", których rolę omówiono na stronach 157 i 158 (rys. 11.7).

Kontrola oddechowa

Przez kontrolę oddechową rozumie się ogólnie dopasowanie szybkości oddychania, a więc transportu elektronów do zapotrzebowania komórki na ATP. Organizm w czasie wysiłku oddycha znacznie (5-10 razy) intensywniej, bowiem zmniejszenie proporcji ATP/ADP+P;, czyli potencjału fosforylacyjnego w wyniku szybkiego zużycia ATP przenosi się dzięki translokazie nukleotydów adeninowych do matriks mitochondrialnej, zwiększając udział ADP i P, w puli matriksowej nukleotydów. To zwiększenie stężenia ADP przyspiesza działanie FoFiATPazy w kierunku syntezy ATP, obniża protonową siłę napędową i — w ostatecznym efekcie — przyspiesza transport elektronów z substratów do tlenu, zwiększając aktywność cyklu Krebsa oraz, pośrednio, glikolizy i rozpadu kwasów tłuszczowych.

Podobne przyspieszenie oddychania można także uzyskać w brunatnej tkance tłuszczowej przez otwarcie kanałów termogeniny, co jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego procesu aktywacji termogenezy przez kwasy tłuszczowe (zwłaszcza nienasycone) uwolnione z glicerydów w odpowiedzi na sygnały hormonalne. In vitro ten sam efekt uzyskuje się przez zwiększenie przecieku zwrotnego H⁺ do mitochondriów w obecności protonoforów lub przez umożliwienie masowej akumulacji Ca²⁺.

Specjalnym przypadkiem, w którym szybkość zużycia tlenu może być częściowo wyzwolona spod kontroli potencjału fosforylacyjnego pomimo zachowania wysokiego poziomu AT i bez zwiększenia przecieku zwrotnego protonów, jest obecność alternatywnego toru w mitochondriach

187