52

do przenoszenia protonów przez dwuwarstwę lipidową. Działanie cyklu Q polega na zredukowanie cytochromu C z jednoczesnym utlenieniem ubichinonu. Cykl Q w mitochondriach' zachodzi na kompleksie III określonym jako reduktaza-Q-cytochrom C (EC 1.10.2.2). Zredukowana forma ubichinonu - ubichinol QH₂ przyłączona jest do histydyny 182 białka zawierającego żelazo-siarkę, tzw. białko Rieskiego oraz do glutaminianu 272 cytochromu b. Jeden z elektronów z cząsteczki ubichinonu przekazywany jest na białko Rieskiego, redukując znajdujące się w białku żelazo z +3 na +2 stopień utlenienia, a następnie na cytochrom cl, redukując żelazo w układzie hemowym. Elektron ten trafia kolejno na cząsteczkę cytochromu c niezwiązaną z kompleksem III mitochondriów. Pozbawiony elektronu wodór z histydyny 181 uwalniany jest do przestrzeni międzybłonowej. Drugi elektron z ubichinonu przenoszony jest na żelazo hemowe niskopotencjałowej formy cytochromu b_L, po czym trafia na wysokopotencjałową formę cytochromu b_H. Następnie elektron redukuje cząsteczkę ubichinonu przyłączoną w specyficznym miejscu na kompleksie bc-i. Cząsteczka ubichinonu przyłącza za pośrednictwem glutaminianu 272 proton pobrany z macierzy mitochondrialnej. Ubichinon po przyłączeniu protonu staje się semichinonem, a po dostarczeniu drugiego elektronu przechodzi w ubichinol i odrywa się z miejsca redukcji ubichinonu. Powstały ubichinol może przekazać swoje elektrony w miejscu utlenienia ubichinonu na kompleksie III. W efekcie utlenienia dwóch cząsteczek ubichinonu dwa elektrony przekazywane są na cytochrom c, cztery protony uwalniane do przestrzeni międzybłonowej, dwa protony pobrane są z macierzy mitochondrialnej oraz powstaje jedna cząsteczka ubichinolu mogąca brać udział w cyklu Q.

d) synteza ATP - mechanizm

Przepływ protonów przez syntazę ATP powoduje uwolnienie ściśle związanego ATP. Syntaza' ATP katalizuje syntezę ATP z ADP i ortofosforanu:

ADP³" + Pi²’ + H V ATP⁴- + H₂0

W rzeczywistości ADP i ATP występują w formie skompleksowanej z Mg²⁺, jak w przypadku wszystkich znanych reakcji przeniesienia fosforanu z tych nukleotydów. Końcowy atom tlenu ADP atakuje atom fosforu Pi, wskutek czego powstaje intermediat pentakowalencyjny, który następnie dysocjuje na ATP i H20. Atakujący atom tlenu ADP oraz atom tlenu odłączony od Pj zajmują przeciwległe wierzchołki trójkątnego podwójnego ostrosłupa. Taką naprzeciwległą geometrię grup atakujących i odłączanych obserwuje się również w wypadku mechanizmu katalitycznego rybonukleazy.

Model konformacyjnego mechanizmu syntezy ATP:

Jednym z zaproponowanych mechanizmów syntazy jest działanie oparte na zmianach konformacyjnych syntazy ATP. Założono,że podczas syntezy ATP podjednostka p przechodzi kolejno przez trzy stany, w których zmienia się jej konformacja. Są to: (stan 1) ADP wiąże się z Pi, (stan 2) synteza ATP i (stan 3) uwolnienie ATP. Na skutek zróżnicowanego oddziaływania z podjednostką y trzy podjednostki p nie są równoważne. Pierwsza podjednostka p przybiera konformację L, czyli luźną, T. Ta konformacja wiąże ADP i Pi. Druga podjednostka może być w konformacji T - ściśniętej. Ta konformacja wiąże ATP z bardzo dużym powinowactwem, do tego stopnia dużym, że umożliwia przekształcenie ADP i Pi w ATP. Zarówno w konformacji T, jak i L nukleotydy są uwięzione w sposób uniemożliwiający ucieczkę. Trzecia podjednostka znajduje się w konformacji O, czyli otwartej. Ta konformacja może wiązać nukleotyd podobnie jak forma T lub. L, ale może też przejść w konformację bardziej otwartą i go uwolnić. Protony przepływają przez błonę F₀ do miejsca katalitycznego F, tylko wtedy, gdy O, L, T wzajemnie w siebie przechodzą.

Przechodzenie podjednostek:

Podjednostka 1 L->T-70->L->T->0->...

Podjednostka 2 0->L->T-^0->L->TR>...

Podjednostka 3 T->0->L->T->0->L->...

52