Разобщители окисления и фосфорилирования

Гипоэнергетические состояния

На клеточное дыхание можно влиять

Зависимость электрохимического градиента от скорости движения электронов

Снижениепротонного градиента возникает при исчерпании резервов АТФ и избытке АДФ, т.е. при работе клетки. В этом случае активно работает АТФ-синтаза и через канал F_о проходят в матрикс ионы Н⁺. При этом градиент, естественно, снижается, поток электронов возрастает, в результате повышается выкачивание ионов Н⁺ в межмембранное пространство и снова их быстрое "проваливание" через АТФ-синтазу внутрь митохондрий с синтезом АТФ. Ферментные комплексы I и II усиливают окисление НАДН и ФАДН₂ (как источников электронов) и снимается ингибирующее влияние НАДН на цикл лимонной кислоты и пируватдегидрогеназный комплекс. Как итог – активируются реакции катаболизма углеводов и жиров.

В клетке часто может создаваться ситуация, когда реакции окислительного фосфорилирования идут с определенными вариациями. Эти вариации могут являться следствием нарушений в организме или физиологической реакцией на воздействие.

Причиной гипоэнергетических состояний может быть следующее:

· гиповитаминозы экзогенные и/или эндогенные – снижается скорость и эффективность окислительных реакций. Возникает обычно при нехватке витаминов – В₁, В₂, никотиновой кислоты, В₆, пантотеновой кислоты и аскорбиновой кислоты,

· дефицит белка в пище – снижается синтез всех ферментов и ферментов катаболизма в частности,

· снижение потребления углеводов и липидов как основных источников энергии,

· дефицит кислорода – отсутствие акцептора для электронов вызывает "переполнение" дыхательных ферментов, повышение электрохимического градиента, накопление НАДН и ФАДН₂ в клетке и прекращение катаболизма,

· дефицит железа – компонента цитохромов, миоглобина и гемоглобина, и меди – компонента цитохромоксидазы.

Поскольку при окислительном фосфорилировании не вся энергия субстратов тратится на совершение работы, а существенная часть рассеивается в виде тепла, то особые клетки организма умеют изменять это соотношение с целью наработки тепла.

Такими клетками являются клетки бурой жировой ткани. В отличие от белой жировой ткани бурые жировые клетки содержат большое количество митохондрий, которые и придают клеткам буро-красный цвет. Во внутренней мембране митохондрий этих клеток имеется белок термогенин (до 15% от всех белков митохондрий).

При охлаждении организма бурые адипоциты получают сигналы по симпатическим нервам, и в них активируется расщепление жира – липолиз. Окисление жиров приводит к получению большого количества НАДН и ФАДН₂, активизации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента. Однако АТФ-синтазы в мембранах митохондрий этих клеток мало, зато много термогенина. Термогенин является "каналом" в внутренней мембране через который снаружи внутрь проходит основная часть ионов Н⁺ и снижается протонный градиент. Но АТФ при этом не синтезируется, несмотря на непрерывно возрастающий (по закону дыхательного контроля) катаболизм. Благодаря термогенину большая часть энергии ионов водорода рассеивается в виде тепла, подогревая протекающую через ткань кровь и обеспечивая поддержание температуры тела при охлаждении.

Дата добавления: 2014-01-11