Содержание

Химическая работа за счет ΔμH      Н+-АТФ-Синтаза      Н+-Пирофосфат-синтаза      Н+-Трансгидрогеназа Осмотическая работа за счет ΔμH      Определение и классификация      Δψ как движущая сила      ΔpH как движущая сила      Общая ΔμH как движущая сила      ΔμH - Зависимые транспортные каскады      Карнитин как пример трансмембранного переносчика химической группировки      Некоторые примеры ΔμH - зависимых белков-переносчиков      Роль ΔμH в транспорте макромолекул Механическая работа за счет ΔμH: движение бактерий      Структура флагеллярного мотора бактерий      ΔμH вращает ротор флагеллярного мотора      Возможный механизм Н+-мотора      ΔμH - Зависимая подвижность прокариот, не содержащих флагелл, и        внутриклеточных органелл      Подвижные симбионты эукариот и прокариот ΔμH как источник энергии для образования теплоты      Три способа превращения метаболической энергии в теплоту      Терморегуляторная активация свободного дыхания у животных      Терморегуляторная активация свободного окисления у растений

В 1966 г. М. Балчевски и сотрудники описали образование неорганического пирофосфата хроматофорами Rhodospirillum rubrum под действием света. Позднее было найдено, что в темноте пирофосфат, подобно АТФ, энергизует мембрану хроматофоров. Опыты в группе автора показали, что гидролиз пирофосфата генерирует Δψ на мембране хроматофоров, а также протеолипосом, содержащих очищенную пирофосфатазу Rh. rubrum. Затем Р. Нирен и М. Балчевски сообщили о синтезе АТФ за счет энергии гидролиза пирофосфата протеолипосомами, содержащими пирофосфатазу и Н+-АТФ-синтазу из Rh. rubrum. Протонофоры блокировали процесс. В хроматофорах был показан протонный контроль пирофосфатаз-ной активности, которая возрастала в восемь раз при рассеянии ΔμH.

Перечисленные данные представляются достаточными для заключения, что мембранная пирофосфатаза хроматофоров Rh. rubrum обладает активностью Н+-насоса, катализируя обратимое взаимопревращение энергии между ΔμH и пирофосфатом. Следовательно, данный фермент может быть определен как Н+-пирофосфатсинтаза.

Механизм действия фермента и его молекулярные свойства остаются неясными. Известен лишь набор ингибиторов, подавляющих пирофосфатазную активность как мембранной, так и растворимой формы фермента. Это фторид, имидодифосфат, N-этилмалеимид и антибиотик Дио-9. Олигомицин не влияет на фермент. ДЦКД снижает активность пирофосфатазы в хроматофорах, но не в растворе и не в протеолипосомах. Образование Δψ протеолипосомами чувствительно к ДЦКД.

Казалось бы, функцией Н+-пирофосфатсинтазы в клетках Rh. rubrum должен быть синтез пирофосфата за счет энергии света (или дыхания) либо генерация ΔμH за счет гидролиза пирофосфата. Однако в первом случае не ясна дальнейшая судьба образованного пирофосфата, который в клетках обычного типа расщепляется растворимой пирофосфатазой. Последнее необходимо, чтобы удерживать концентрацию пирофосфата на низком уровне и тем самым стимулировать АТФ-зависимые биосинтезы, сопровождающиеся образованием пирофосфата (см. разд. 1.5). Существуют, правда, исключения из правила о том, что пирофосфат немедленно расщепляется растворимой пирофосфатазой. У некоторых бактерий описан целый ряд синтетических процессов, утилизирующих энергию пирофосфата. Быть может, Rh. rиbrum относится именно к этой категории микроорганизмов. (Возможная роль пирофосфата как энергетического буфера Rh. rubrum будет рассмотрена в разд. 6.3.2.) В любом случае Н+-пирофосфат-синтаза Rh. rubrum должна обладать важной биологической функцией. Ее активность в хроматофорах очень велика и соизмерима с таковой Н+-АТФ-синтазы.

Неожиданно высокая концентрация пирофосфата была обнаружена в клетках растений. У растений Н+-пирофосфатаза найдена в тонопласте и мембранах аппарата Гольджи.