Биоэнергетика и линейная термодинамика необратимых процессов - Кеплен С.Р.
Скачать (прямая ссылка):
Время, ч
Рис. 8.11. Влияние амилорида на сродство в препарате кожи лягушки [34].
5
S
d
*
Время?ч
Рис. 8.12. Влияние 16 мМ 2-дезокси-Б-глюкозы на сродство в препарате кожи
лягушки [30].
Рис. 8.13, Модель активного транспорта. Возможные механизмы регуляции
транспорта [16].
Поучительно сравнить описанный выше отклик системы с ее поведением в присутствии другого ингибитора метаболизма — ротенона. Это вещество подавляет окислительный обмен на уровне переноса электрона между НАД и цитохромом Ь. Влияние ротенона было изучено путем выдерживания препаратов кожи лягушки в контакте с 5—10 мкМ растворами его, в присутствии или в отсутствие альдостерона. В противоположность 2-дезокси-Э-глюкозе подавление транспорта и супрабазального поглощения кислорода на половину и менее от контрольного уровня было сопряжено лишь с незначительными (статистически недостоверными) изменениями А, рассчитанного по уравнению (8.6) (Лау, Ланг, Эссиг, неопубликованные данные). Хотя окончательное объяснение этих расхождений требует дополнительных исследований, следует отметить, что различные эффекты этих двух ингибиторов согласуются с существующими в настоящее время представлениями о взаимодействии между окислительным и гликолитическим путями образования АТФ. Так, частичное подавление ротеноном окислительного обмена и, следовательно, сродства АР, как можно ожидать, будет существенно стимулировать гликолиз [28]. В результате повышение Ар будет частично восстанавливать натриевый транспорт (и тем самым /0), но слабо влиять на dJr/d(Аф), как это и наблюдается из зависимости поглощения кислорода от разности электрических потенциалов. В соответствии с этим необоснованное применение уравнения (8.6) в тех случаях, когда глико-литический обмен дает существенный вклад в величину /0, приведет к переоценке А. В отличие от этого 2-дезокси-О-глюкоза, снижающая концентрацию АТФ другими способами, действует таким образом, что не активируются никакие механизмы, компенсирующие Ар (как будет показано в разд. 8.2.4, завышенная оценка А приведет к заниженной оценке феноменологического коэффициента Lr).
8.2.3. Влияние гормонов на А
Оценки сродства были также использованы при попытках установить природу эффектов альдостерона и антидиуретического гормона (АДГ) — физиологических веществ, которые стимулируют активный транспорт натрия по механизмам, пока еще не вполне понятным. Три общие возможности указаны на рис. 8.13. Механизм (1) состоит в том, что облегчается проникновение натрия через внешний барьер для пассивной проницаемости; механизм (2) —это стимулирование фосфорилирования АДФ с возрастанием сродства ЛР; механизм (3)—непосредственная активация натриевого насоса.
Как показано на рис. 8.14, после выдерживания кожи лягушки 14—18 ч в присутствии 5-10-7 М альдостерона стимуля-
140
IZO
100
8G
60
АО
го
о
5 контроль ? алъЗостерон (среЗнее значение, п=8)
АлъЗостерон
_L
1-е сутки
Z-в сутки
Рис. 8.14. Влияние 5 10-7 М альдостерона на сродство в препарате кожи
лягушки [34].
Рис. 8.15:- Влияние 100 мЕд./мл АДГ на /nао, Ло и параметры уравнений неравновесной термодинамики в коже лягушки спустя 30, 60 и 90 мин после
введения препарата.
Расчет коэффициентов L описан в разд. 8.2.4. В этих исследованиях парных препаратов тканей предпринята попытка ввести поправку иа спонтанные изменения параметров во времени путем сравнения результатов наблюдений в опыте (е) и в контроле (с) с помощью дважды нормированной величины R,=(xt/xt=o)e/(xt/xt=o)c- ДИФРЫ наД столбцами указывают на значимость отклонений Дот 1,00; 3: р (А) < 0,01; 4: р(Д)< 0,001. Отсутствие цифры означает, что различия незначимы [25].
ция /Nao и /г0 была сопряжена с возрастанием сродства А. На рис. 8.15 показан аналогичный отклик на обработку АДГ в концентрации 100 мЕд./мл. (Возможность возрастания А в ответ на первичное влияние на проницаемость для натрия и транспорт натрия, по-видимому, можно исключить, по крайней мере в случае АДГ, поскольку этот агент индуцирует возрастание А даже в присутствии амилорида при скоростях транспорта ниже контрольного уровня.)
При описании влияния первичных воздействий на энергетический обмен весьма важно убедиться, что в присутствии исследуемого вещества уравнение (8.6) все еще сохраняет силу для оценки А. В частности, как отмечено для случая ротенона, надо выяснить, в какой мере гликолиз может сделать /0 неприменимым для оценки скорости активного транспорта натрия, связанной с окислительным обменом. Есть веские основания полагать, что в контрольном состоянии аэробный гликолиз столь незначителен, что не может привести к заметной ошибке при определении А [41]. Кроме того, если интенсивность гликоли-тического обмена постоянна, то он может дать только некоторое занижение эффекта усиления А добавляемыми веществами при стимуляции транспорта. Однако при использовании альдосте-рона и АДГ возникает особая проблема, так как имеются данные, полученные в опытах с мочевым пузырем жабы, свидетельствующие о том, что оба гормона стимулируют гликолиз [17, 18]. Поскольку гликолиз сам по себе дает АТФ, может показаться, что оба реагента могут существенно стимулировать активный транспорт натрия даже без воздействия на окислительный обмен. При этом результирующее усиление /0 без всякого воздействия на потенциалзависимое поглощение кислорода, dJr/d(Ai|>), приведет к обманчивому впечатлению, что А возросло [см. уравнение (8.6)]. Такая ошибка должна быть весьма незначительной, так как обмен молекулы глюкозы по гликоли-тическому пути дает только 2 молекулы АТФ, в то время как при полном окислении образуются 32 молекулы АТФ. Поскольку оба гормона существенно стимулируют супрабазальное поглощение кислорода (рис. 8.14 и 8.15),вклад АТФ,образовавшегося в результате гликолиза, должен быть пренебрежимо малым.
