Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Скулачев В.П. -> "Энергетика биологических мембран" -> 173

Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.

Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран — М.: Наука, 1989. — 564 c.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка): energetikabiologicheskihmembran1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 167 168 169 170 171 172 < 173 > 174 175 176 177 178 179 .. 253 >> Следующая

Не может быть сомнений в том, что осознание центральной роли протонного потенциала в мембранных процессах превращения энергии сыграло решающую роль в становлении мембранной биоэнергетики в качестве самостоятельной отрасли биологических знаний. Это событие было подготовлено открытиями: 1) мембран как структурных компонентов, присущих любой живой клетке (об истории мембранологии см.: [420]), и 2) двух наиболее важных процессов превращения энергии, которые, как оказалось впоследствии, локализованы в мембранах. Мы имеем в виду открытие окислительного фосфорилирования В. А. Энгельгард-том (1930—1932 гг., СССР [146, 536, 537]) и фотофосфорилирова-ния Арноном (1954 г., США [187—189]).
Важными этапами исследования окислительного фосфорилирования явилось доказательство синтеза АТР при переносе электронов в дыхательной цепи (В. А. Белицер и Е. Т. Цыбакова, 1939 г. [18]) и выяснение локализации этого процесса в митохондриях (Кеннеди и Ленинджер, 1949 г. [836]). Говоря о работах 1940-х годов, следует отметить открытие А. А. Красновским светозависимой оксидоредукции хлорофилла [76].
Мысль о том, что циркуляция протонов, пересекающих гидро* фобный барьер мембраны, лежит в основе сопряжения окислительно-восстановительных реакций и синтеза АТР, была впервые сформулирована Митчелом (1961 г., Великобритания [1043]) и вошла в историю науки под названием хемиосмотической гипотезы. Фактически цитируемая работа Митчелла уже содержала
434
9. Исторический очерк исследований по энергетике биомембран
все основные постулаты концепции протонного цикла. Митчел предположил, что сопрягающие мембраны несут AjIH, составленную из АТ и АрН, и что AjIH генерируется дыхательной цепью ?или Н+—АТРазой, встроенными в мембрану. Если AjIH, образованная редокс-цепью, достаточно велика, чтобы развернуть вспять АТРазную реакцию, то Н+—АТРаза может катализировать синтез АТР. Тем самым AjIH оказывается фактором, сопрягающим окисление и фосфорилирование.
Истоки этой идеи надо, по-видимому, искать в работах Лун-дегарда, который еще в 1945 г. предположил, что цепь переноса электронов может быть расположена поперек мембраны. Работа такой цепи должна привести к выделению ионов Н+ на одной стороне мембраны и поглощению Н+ на другой ее стороне. Это предположение было вскоре подхвачено Конвеем и Брэйди [399], пытавшимися объяснить таким способом секрецию кислоты в желудке. Хотя в действительности этот процесс катализируется не редокс-цепью, а К+/Н+—АТРазой (см. раздел 4.5.4), работа Конвея и Брэйди сыграла свою положительную роль, привлекши внимание биохимиков к взглядам Лундегарда на метаболизм как на процесс векторный по отношению к определенным внутриклеточным ориентирам.
В начале 1950-х годов Дэвис, Огстон и Кребс [436, 437] впервые рассмотрели возможную роль разделения зарядов в окислительном фосфорилировании. Однако в представленной авторами сложной схеме, включавшей две редокс-цепи, протоны были необходимы для сопряжения одних оксидоредукций с другими, а синтез АТР сам по себе не требовал разделения зарядов. В 1960 г. Робертсон [1259] постулировал схему, где стадия разделения зарядов находилась между редокс-реакциями и синтезом АТР. Однако эта идея не была развита ее автором. Позднее Робертсон с горечью заметил: «У меня не хватило проницательности предположить, что расщепление АТР может привести к разделению зарядов и потому к движению ионов. Подобная возможность была ясно осознана Митчелом примерно в это же время» [1260, с. 6].
Предположив концепцию обратимой Н+—АТРазы, Митчел завершил создание схемы протонного цикла, которая со временем стала новой рабочей гипотезой энергетического сопряжения, противостоящей так называемой химической схеме, предполагавшей прямое химическое взаимодействие ферментов дыхания и фосфо-рилирования.
В этом же 1961 г., когда Митчел опубликовал свою гипотезу, Уильямс [1601] также предположил, что перенос зарядов — необходимый этап окислительного фосфорилирования. Однако, по его схеме, замкнутая мембранная структура не нужна для сопряжения, так как заряды могут переноситься не поперек мембраны, а вдоль нее.
9.2. Разобщители
43S
В то время было несколько причин, побудивших к поиску гипотез, альтернативных химической схеме. Вот некоторые из них.
1. Во многих лабораториях были предприняты попытки обнаружить высокоэнергетический интермедиат, состоящий из дыхательного фермента или кофермента и компонента АТР-синтазы. Хотя этот интермедиат занимал на химической схеме центральное место, никому не удавалось ни наблюдать, ни тем более выделить такого рода соединение.
2. Химическая схема не давала объяснения необходимости замкнутых мембранных структур для окислительного и фотосин-тетического фосфорилирования.
3. Было найдено, что группа соединений, очень различных по-химической структуре, вызывает весьма характерное изменение митохондриальной энергетики, получившее название разобщения. Вещества-разобщители вызывали торможение фосфорилирования и стимуляцию как дыхания, так и гидролиза АТР.
9.2. Разобщители
Действие первого разобщителя, 2,4-динитрофенола, на окислительное фосфорилирование было продемонстрировано Лумисом и Липманом в 1948 г. [952]. Затем обнаружилось, что разобщающим действием обладают также’пентахлорфенол, дикумарол, салицилат,. производные бензимидазола и фенилгидразона. Согласно химической схеме, разобщители должны замещать фосфат или какой-то-другой компонент в предполагаемом высокоэнергетическом интермедиате. Однако трудно было себе представить, что такую специфическую функцию могут выполнять вещества, столь сильно различающиеся по своей химической структуре. Митчел был первым, кто обратил внимание на факт, что все разобщители — слабые кислоты, растворимые в жиру. Он предположил, что разобщители суть переносчики протонов, разряжающие AjlH [1043]. Именно этот постулат хемиосмотической гипотезы оказался первым, который получил подтверждение в прямом эксперименте.
Предыдущая << 1 .. 167 168 169 170 171 172 < 173 > 174 175 176 177 178 179 .. 253 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed