Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
транспортом электронов, или в реакциях субстратного фосфорилирования.
В опытах, проиллюстрированных на рис. 7-11, к культуре
метанобразующих бактерий, выращенных в атмосфере водорода, добавляли
метанол и следили за изменением выделения в среду метана (СН4), величиной
электрохимического протонного градиента (AGH + ) и внутриклеточной
концентрацией АТР. При этом определяли также действие двух ингибиторов:
TCS, разрушающего электрохимический протонный градиент, и DCCD,
непосредственно ингибирующего АТР-синтетазу. Во всех экспериментах
добавление метанола приводило к возрастанию электрохимического протонного
градиента и к увеличению внутриклеточной концентрации АТР. При добавлении
TCS (рис. 7-11, А) электрохимический протонный градиент исчезал и синтез
АТР прекращался; однако выделение СН4 при этом продолжалось. При
добавлении DCCD (рис. 7-11, Б) прекращался синтез АТР и подавлялось
выделение СН4, однако не происходило какого-либо изменения
электрохимического протонного градиента. Добавление TCS после того, как
синтез АТР и образование СН4 были подавлены ингибитором DCCD (рис. 7-11,
В), приводило к исчезновению электрохимического протонного градиента, но
стимулировало образование СН4.
A. Известно, что 2,4-динитрофенол разрушает электрохимический
протонный градиент в митохондриях. Можно ли ожидать, что его влияние на
митохондрии будет аналогичным действию TCS на метанобразующие бактерии,
т. е. ингибируя образование АТР, он не будет подавлять образование С02?
Почему?
Б. Известно, что олигомицин ингибирует АТР-синтетазу в митохондриях.
Можно ли ожидать, что он будет действовать на митохондрии аналогично
действию DCCD на метанобразующие бактерии, а именно блокировать
образование С02, не изменяя электрохимический протонный градиент? Почему?
B. Если к митохондриям, функции которых подавлены олигомици-ном,
добавить 2,4-динитрофенол, произойдет ли стимуляция образования С02,
подобно тому как при добавлении TCS к метан-образующим бактериям,
метаболизм которых подавлен DCCD, стимулируется образование СН4?
Объясните ваш ответ.
Г. По какому механизму синтезируется АТР у метанобразующих бактерий:
путем фосфорилирования, сопряженного с транспортом электронов, или путем
субстратного фосфорилирования?
7-17 Электрохимический протонный градиент ответствен не только за
образование АТР в клетках бактерий, в митохондриях и хлоро-пластах, но
также за обеспечение энергией бактериальных жгутиков. Считается, что
жгутиковый "мотор" приводится в движение непосредственно потоком
протонов, проходящих через него. Чтобы проверить это предположение, вы
изучаете штамм Streptococcus, клетки которого обладают подвижностью.
Подвижность зависит от присутствия в среде субстрата окисления-глюкозы,
в отсутствие глюкозы (или иного субстрата, пригодного для
окисления) движения не наблюдается. Используя ряд ионофоров, изменяющих
градиент pH или мембранный потенциал (два компонента электрохимического
протонного градиента), вы сделали несколько наблюдений.
1. Движение бактерий, происходящее в присутствии глюкозы,
прекращается при добавлении протонного ионофора, FCCP.
2. Калиевый ионофор валиномицин не влияет на подвижность бактерий в
среде, содержащей глюкозу и К+.
3. Если в среде не содержится глюкозы, но есть ионы К+, подвижность
не появляется при добавлении валиномицина.
4. Если в среде нет глюкозы, но содержатся ионы Na+, то подвижность
появляется после добавления валиномицина, но по прошествии небольшого
промежутка времени исчезает.
Все эти наблюдения суммированы в табл. 7-3.
Таблица 7-3. Действие ионофоров на подвижность бактерий дикого типа
(задача 7-17)
Наблюдение Глюкоза Иоиофор Ион в среде Действие на
бактерии
1 Присутствует FCCP (Н+) _ Остановка
движения
2 Присутствует Валиномицин К+ Продолжение
движе
(К+) ния
3 Отсутствует Валиномицин к+ Остаются
неподвиж
(К+) ными
4 Отсутствует Валиномицин Na+ Двигаются, но
недол
(К+) го
Примечание: специфичность ионофора указана в скобках.
А. Объясните, каким образом каждое из этих наблюдений согласуется с
гипотезой о том, что жгутик бактерий приводится в движение потоком
протонов (концентрация К+ внутри этих бактерий была ниже, чем во внешней
среде).
Б. Бактерии дикого типа подвижны как в присутствии, так и в отсутствие
кислорода. Однако бактерии-мутанты, дефектные по АТР-синтетазе, в норме
сопрягающей поток протонов с образованием АТР, подвижны только в
присутствии кислорода. Чем обусловлена подвижность нормальных бактерий в
отсутствие кислорода в среде, когда нет потока электронов? Как вы
