Структурно-функциональные изменения в корнях пшеницы при блокировании I и II сегментов дыхательной цепи митохондрий

• Автор: Буфетов, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Электронтранспортная цепь митохондрий растений окислительное фосфорилирование

1.2. Первый сегмент дыхательной цепи митохондрий

1.2.1. Строение и работа I сегмента митохондриальной дыхательной цепи

1.2.2. Ингибиторы I сегмента митохондриальной дыхательной цепи

1.3. Второй сегмент электронтранспортной цепи митохондрий

1.3.1. Строение и функционирование II сегмента дыхательной цепи митохондрий

1.3.2. Малонат как ингибитор сукцинатдегидрогеназы

1.3.3. Метаболизм малоновой кислоты в растениях

1.4. Альтернативные пути транспорта электронов митохондрий растений
1.4.1. Внешняя НАДФНдегидрогеназа и особенности окисления цитозольного НАДФН митохондриями растений
1.4.2. Матриксная нечувствительная к ротенону НАДФПдегидрогеназа
1.4.3. Цианидрезистентная оксидаза
Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Определение интенсивности потребления кислорода
2.2.2. Определение теплопродукции отсечнных корней темновая калориметрия
2.2.3. Определение и содержания ионов Кв инкубационном растворе
2.2.4. Метод электронной микроскопии
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Структурнофункциональная характеристика клеток отсечнных корней пшеницы при многочасовой инкубации
3.2. Ультраструктурные особенности митохондрий клеток отсечнных корней пшеницы при многочасовой инкубации в растворе ротенона
3.3. Структурнофункциональные изменения клеток корней пшеницы при блокировании II сегмента дыхательной цепи малонатом
3.4. Функционирование клеток отсечнных корней пшеницы при совместном ингибировании I и II комплексов дыхательной цепи митохондрий
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Компоненты электронпереносящей цепи классифицируются как переносчики электронов или переносчики водорода в зависимости от той функции, которую они играют в окислительном фосфорилировании. Поскольку назначение ЭТЦ это перенос электронов от высокоэнергетического восстановителя к кислороду, то все компоненты цепи являются переносчиками электронов. Однако некоторые из них, а именно флавопротеины и убихинон, наряду с электронами переносят и протон Н. Эти соединения называют переносчиками водорода, чтобы отличить их от компонентов ЭТЦ, транспортирующих только электроны цитохромов и железосерных белков . Флавопротеины и убихинон являются двухэлектронными окислительновосстановительными соединениями цитохромы одноэлектронные соединения. Железосерные белки, вероятно, правильнее рассматривать как одноэлектронные окислительновосстановительные соединения. Основная часть компонентов ЭТЦ встроена во внутреннюю митохондриальную мембрану. Лишь цитохром с с7, функциональный эквивалент цитохрома с животных непрочно связан с поверхностью внутренней мембраны. Таким образом, этот цитохром является периферическим белком . Последовательное расположение компонентов ЭТЦ в митохондриях растений показано на рис. Согласно современным данным дыхательная цепь растительных митохондрий, так же как и животных органелл, включает в себя четыре основных мультиферментных комплекса, обозначающихся как комплекс I, II, III, IV, и два небольших по молекулярной массе компонента убихинон и цитохром с. За исключением цитохрома с, все компоненты ЭТЦ гидрофобны и растворены в жидком липидном слое внутренней митохондриальной мембраны рис. Так же считается, что основные ферментные комплексы дыхательной цепи свободно передвигаются в плоскости внутренней мембраны, то есть они не связаны между собой в некий суперкомплекс, а активно диффундируют в липидном слое внутренней мембраны митохондрий. В среднем за 5 мс они перемещаются примерно на нм это расстояние почти в 6 раз больше их собственного диаметра. Рис. Организация дыхательной цепи митохондрий растений. Подсчитано, что случайных столкновений между такими переносчиками и ферментными комплексами вполне достаточно для того, чтобы обеспечить обычную скорость переноса электронов по дыхательной цепи комплексы отдают и получают по одному электрону каждые 5 мс , . В дыхательной цепи митохондрий используются те же общие механизмы, которые лежат в основе извлечения энергии при других катаболических процессах. В ЭТЦ, отличие от гликолиза и ЦТК, окислению подвергается водород, а не углеводы, в результате чего происходит расщепление водородных атомов на электроны и протоны. Реакция Н2 У2О2 Н разбита на несколько небольших ступенек, так, чтобы энергия в основном перешла в связанную форму, а не рассеялась в виде тепла . Необходимость ступенчатого переноса электронов очевидна, поскольку, если НАДН и ФАДН2 восстанавливают кислород напрямую, выделяется большое количество теплоты, которое биологически не может быть использовано 2, . Электроны передаются в дыхательную цепь с помощью переносчиков НАДН и ФАДН2, а протоны поступают в межмембранное пространство. В молекулах НАДН и ФАДН2 электроны находятся в высокоэнергетическом состоянии, заключая в себе энергию клеточных реакций окисления. Таким образом, использование НАДН и ФАДН2 в качестве переносчиков электронов на ранних окислительных этапах позволяет сохранить почти всю энергию от сжигания углеводов, жиров, аминокислот до заключительных этапов дыхания . Проследим процесс окисления НАДН и ФАДН2 в дыхательной цепи. Одна молекула НАДН переносит не просто водородный атом, а гидрид ион атом водорода плюс добавочный электрон. Однако изза того, что в окружающем водном растворе содержится достаточное количество протонов, это равнозначно переносу двух атомов водорода в виде водородной молекулы Н Н Н2. Соответственно в реакциях, в которых образуется НАДН, от молекулы субстрата отнимаются два атома водорода, которые дают один гидридион и один протон.