ObrazE215

Inhibitory    Znanych jest kilka inhibitorów działających specyficznie na przenośnik

transportu    elektronów i w początkowym okresie badań wykorzystano je do oznaczę

elektronów nia kolejności składników łańcucha oddechowego. Na przykład:

»_?otrnon i amytal hamują transport elektronów w dehydrogenazie NADH i w ten sposób uniemożliwiają utlenianie NADH, natomiast utlenianie FĄDHz może zachodzić bez przeszkód, ponieważ wprowadza on elektrony do łańcucha na poziomie CoQ (patrz rys. 1) (tj. po miejscu hamowania);

^^nlymycyna A hamuje transport elektronów przez kompleks bci; cyjanek (CN‘), azydek (N₃“) i tlenek węgla (CO) hamują oksydazę cytochromo wą.

Fosforylacja

oksydacyjna

Nazwa fosforylacja oksydacyjna pochodzi od syntezy A.TP (fosforylacja)

dzięki transportowi elektronów przez łańcuch oddechowy. W przeciwieństwie do fosforylacji substratowej (patrz temat J3 i LI) w tym procesie nie ma intennediatów fosforylowanych chemicznie. Peter Michell przedstawi! w 1961 roku mechanizm zupełnie odmienny od fosforylacji substratowej, ujęty w hipotezę cheminsmntyczną Hipoteza ta zakłada, że energia uwalniana podczas transportu elektronów zostaje wykorzystana do tworzenia w poprzek wewnętrznej błony mitochondrialriej gradientu protonowego, który jest silą napęriową_syntezy~Ail'. lak ~Vvięc nie interme-diaty chemiczne, ale właśnie gradient protonowy sprzęga transport elektronów z syrdezą-ATP. Samą syntezę ATP przeprowadza enzym o nazwie syntaza ATP, umiejscowiony w wewnętrznej błonie mitochondrialnei (rys. 3).

W podsumowaniu proces ten przebiega następująco: transpoztelektro-nów z NADH w dół łańcucha oddechowego powoduje pompowanie jonów H* z matriks mifochondrialnpj poprzez wewnętrzna błonę mito-chondrialną do. przestrzeni międzyblonowej, i to przez trzy pompy H*: dehydrogenazę NADHrkompleks cytochromów bc\ i oksydazę cytochro-

WEWNĘTRZNA BŁONA MITOCHONDRIALNA

Rys. 3 Mechanizm fosforylacji oksydacyjnej

mową (patrz wyżej). [Ponieważ FADH2 jest utleniany na£SZ!g"ue ubichi- I nonu (patrz rys. 1 i 2), jego utlenianie powoduje pompowanie jonów H' j tylko przez kompleks-cytochromów bci i oksydazę cytochrnmnwa, dU- I tego też ilość ATP tworzonego w efekcie utleniania FADH? jest mniejsza I niż przy utlenianiu NADH]. Zmiana energii swobodnej w przypadku I przejścia elektrycznie naładowanego jonu przez błonę jest związana 1 zarówno z jego ładunkiem elektrycajym, jak i stężeniem jonów. Wypompowywanie jonów H* generuje duże stężenie ionów H* w przestrzeni międzyblonowej i tworzy pntpnrjal elektryczny wewnętrznej błony milo, j chondrialnej. który ma wartość dodatnią po jej stronie zwrócorjejJmprze- j s trze ni międzyblonowej (rys. 3). W ten właśnie sposób powstaje .elektro-chemiczny gradient protonowy. Syntezę ATP napędzają_grolony I przepływające przez syńUZf ATP z powrotem do matriks. Syntazę ATP napędza siła protonomotoryczna.Ttfera jest sumą gradientu pH (tj. gra- I dientu chemicznego jonów H*) i potencjału błonowego (tj. potencjału | ładunków elektrycznych utworzonego w poprzek wewnętrznej błony 1 mitochondrialnej). Trwa dyskusja nad dokładnością stechiometrii produ- 1 kcji ATP; wcześniej przyjęto wartości — 3 ATP na cząsteczkę utlenionego I NADH i 2 ATP na cząsteczkę utlenionego FADHł jednak nowe obliczenia 1 wskazują, że liczba generowanych cząsteczek ATP powinna wynosić 1 odpowiednio 2,5 oraz 13-    i

Syntaza ATP jako motor obrotowy

Syntaza ATP widoczna jest w postaci kulistych wypustek wystających z wewnętrznej błony (rys. 4a); po rozbiciu mitochondriów sonika cja tworzą się pęcherzyki submitochondrialne. w których kuliste wypustki syntazy są eksponowane na zewnątrz (rys. 4a). W 1960 roku Racke pokazał, że wypustki te można usunąć i wtedy odizolowane kuliste stru-ktury hydrolizują ATP, co oznacza, że mają one aktywność ĄEEązową (nazwano je więc Fi ATPazą; rys. 4b). Fj ATPaza zbudowana jest z pięciu rodzajów polipeptydów występujących w stosunku (aPJjySz. Pęcherzyki submitochondrialne pozbawione Fi ATPazy mogą w dalszym ciągu transportować elektrony wzdłuż łańcucha transportu Elektronów, ale nie potrafią już^yntetyzować ATP. Takie „odarte" pęcherzyki submitochon-drialne zawierają druga główna część syntazy ATP nazwaną F₀ (czynnik sprzęgający 0), będącą kanałem protonowym przecinającym wewnętrzną błonę mitochondrialna (rys. 4b). Ponieważ syntaza ATP złożona jest z tych dwóch głównych części, nazywa się ją również FnFi ATPaza. Stylik umiej- I scowiony między Fo a Fi (rys. 4b) zawiera kilka dodatkowych polipepty- | dów. Cały kompleks wykorzystuje energie uwalniana przez transport ' elektronów do napędzania syntezy ATP, natomiast sama podjednostka Fj, nie sprzężona z transportem elektronów, hydrolizuje ATP.    1

Niedawno dokonano zdumiewającego odkrycia, że część Fi syntazy ATP zachowuje się jak silnik obrotowy: podczas hydmlizy-ATP (i pizypu- U szcza lnie także w czasie syntezy ATP) podjgdnosaca-j-Fj ATPazy obraca się względem (ąfłfe. W rzeczywistości jest to najmniejszy motor obrotowy i' dotychczas odkryty w przyrodzie.

Sprzątania i kontrola oddechowa

Transport elektronów zazwyczaj jest ściśle sprzężony z syntezą ATP (tzn elektrony nie przepływają przez łańcuch transportu elektronów, jeżeli 1 równocześnie nie zachodzi fosforylacja ADP do ATP). Oczywiście, z tego I