Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
отрицательно), что
VI (VI+-шУ - VS
(13.51)
Следовательно, ожидается, что все прямые пересекутся в одной точке (независимо от величины L|fak), причем в этих условиях отношение потоков дается выражением
JpfJo = ZlZn
а соответствующее отношение сил равно
^н/^н
ZlZn
(13.52)
(13.53)
Эти результаты в какой-то мере напоминают ситуацию в правом верхнем квадрате на рис. 4.2. И фосфорилирование, и окисление происходят одновременно, а Дрн = 0 [т. е. протоны накачиваются в центре II с точно такой же скоростью, с какой они потребляются (переносятся в обратном направлении) в центре I]. Однако если в центрах I и II сопряжение неполное, то единая точка пересечения графиков на рис. 13.8 будет утрачена, хотя линейность и сохранится. Поскольку Ван Дам и др. [40] принимали полное сопряжение в каждом типе центров, Jp/Jo в точке пересечения должно дать произведение стехиомет-
X
о
50 100
/0, нм.оль/(мг - мин)
Рис. 13.8. Соотношение между скоростью фосфорилирования и скоростью поглощения кислорода в митохондриях печени крыс прн различных степенях
разобщения.
Митохондрии печени крыс (1 мг белка/мл) инкубировали в среде, содержащей !0 мМ сукцината, 10 мМ малата., 1 мкг ротенона./мл, 15 мМ КС1, 50 мМ трис — HCi. 20 мМ фосфатного буфера, 10 мМ глюкозы, 5 мМ MgCh, 2 мМ ЭДТА; конечное значение pH 7,4, температура 25 СС. За поглощением кислорода следили с помощью электрода Кларка. Образование глюкозо-6-фосфата определяли ферментативным путем. Скорость поглощения кислорода варьировали добавками гексокиназы. В среде содержался 2.4-дн-ннтрофенол в концентрации 0, 2, 5 и 10 мкМ слева направо [40].
рий по уравнению (13.52), и действительно было получено значение 1,45. К сожалению, в момент написания этой работы не была выполнена строгая статистическая проверка единственности точки пересечения, так что неясно, можно ли из этих опытов сделать заключение о полноте сопряжения.
Отчетливая линейность связи между окислительным обменом и транспортом натрия в эпителии, описанная в гл. 8, показывает, что линейные свойства вполне могут быть общей характеристикой митохондрий. Как мы видели, последние исследования, проведенные в лабораториях Роттенберга и Ван Дама, в значительной мере подтверждают это положение, хотя и остается решить ряд вопросов, касающихся интерпретации экспериментов. Поэтому целесообразно обсудить здесь некоторые ре-
а
Рис. 13.9. Эффективность окислительного фосфорилирования при наличии и в отсутствие аденилаткиназы.
Митохондрии печени крыс инкубировали при 37 °С. Из измеренных значений /р, /о и н экспериментально установленного значения Aq рассчитывали эффек-
зультаты, более понятные с рассматриваемой точки зрения. На рис. 13.9 и 13.10 представлены результаты исследований митохондрий печени крыс, выполненных Стаки [39] при наличии и в отсутствие днаденозинпентафосфата — ингибитора аденил-аткиназной реакции. Фосфатный потенциал ЛР варьировали, добавляя глюкозу и различные количества гексокиназы в инкубационную среду. Видно, что в отсутствие аденилаткиназной активности отношение сил может быть снижено почти вдвое по сравнению с его значением в состоянии статического напора. Превосходное согласие с теоретическими кривыми типа приведенных на рис. 13.5 и 13.6 показывает, что, по-видимому, имеет место термодинамическая линейность зависимости между силами и потоками, из которой методом линейного регрессионного анализа можно определить феноменологические коэффи-
5
тивность н нормированное отношение снл. Показано, что феноменологический стехиометрический коэффициент Z — 2,38. а — объединенные данные трех опытов без диадено-зинпентафосфата; б—объединенные данные трех опытов с диаденозинпеитафосфатом. Сплошная линия — теоретическая кривая прн q — 0,94; -X0pt—отношение сил, обеспечивающее оптимальную эффективность [39].
циенты. Для этого можно воспользоваться уравнениями (13.31) и (13.32). Показано, что LP0, оцениваемый из точки пересечения при Лр = 0 по уравнению (13.31) в предположении, что Кр = 0, в основном согласуется с Lpo, полученным из наклона графика по уравнению (13.32). Поскольку в этих опытах Ло не варьировали, нельзя исключить возможность ненулевого значения Ко, хотя высокая степень сопряжения, обнаруженная этим способом, показывает, что Ко должно быть небольшим. С другой стороны, возможность ненулевого значения Кр явно исключается в предположении симметрии. [В условиях опытов Роттенберга (рис. 13.7) этого не наблюдалось.] При таком предположении получено значение Л0 = 45,27 ккаль/моль со стандартным отклонением ±3,09 ккал/моль, которое превосходно согласуется с независимой оценкой 45 ккал/моль, осно-
Отношение сил
Рис. 13.10. Зависимость отношения потоков от отношения сил для окисли-тельного фосфорилирования.
Нормированный график по данным рис. 13.9, б. Сплошная линия — теоретическая кривая с параметрами, указанными на рис. 13.9 {Дж. Стакн, частное сообщение).
