14.7. Протоны выталкиваются асимметрично ориентированными трансмембранными комплексами
Генерирование протонного градиента при потоке электронов через три участка дыхательной цепи, в которых происходит запасание энергии, требует их асимметричной ориентации. Кроме того, три соответствующих ферментных комплекса должны располагаться на мембране таким образом, чтобы протоны могли перекачиваться со стороны матрикса на цитоплазматическую сторону. Изучению этих важных аспектов
Таблица 14.2. (см. скан) Компоненты митохондриальной цепи переноса электронов. 
цепи переноса электронов в большой мере способствовало использование субмитохондриальных частиц, образующихся при озвучивании митохондрий (рис. 14.10). Наружная поверхность субмитохондриальных частиц соответствует обращенной к матриксу поверхности внутренней мембраны интакт-ной митохондрии. Таким образом, обе поверхности внутренней митохондриальной мембраны - обращенная к цитоплазме поверхность в интактной митохондрии и обращенная к матриксу поверхность субмитохондриальных частиц-доступны экспериментальному исследованию. Расположение белковых компонентов дыхательной цепи в этих препаратах изучали, используя протеолитические ферменты, специфические антитела, лектины и не проникающие через мембраны меченые реагенты. Например, субъединицы 
цитохромоксидазы могут быть помечены только со стороны матрикса. Цитохромоксидаза связывает цитохром с исключительно на цитоплазматической поверхности и перекачивает протоны только в одном направлении. Эти эксперименты и аналогичные исследования, проведенные с NADH-Q-редуктазой и 
-цитохром-с - редуктазой (табл. 14.2), показали, что все три запасающие энергию системы пронизывают насквозь внутренную митохондриальную мембрану и ориентированы асимметрично.
Откуда берутся транслоцируемые протоны? Одна из возможностей состоит в том, что это - протоны, которые непосредственно участвуют в химических реакциях, катализируемых указанными тремя системами. Например, когда NADH передает два электрона на NADH-Q-редуктазный комплекс, в этот процесс включаются два 
один от самого NADH и второй из растворителя. Согласно другому предположению, транслоцируемые протоны могут возникать непрямым путем, при конформационных взаимодействиях между каталитическим и белок связывающим центрами в различных участках ферментного комплекса. Стехиометрия реакций переноса электронов говорит о том, что только один протон в расчете на электрон или два протона на каждый запасающий энергию участок (пункт фосфорилирования) могут быть «перекачаны» посредством прямого механизма. В то же время отношение 
участок, запасающий энергию, находится, как оказалось, в интервале от 3 до 4, что не согласуется с прямым механизмом процесса. Представляется
Рис. 14.10, Электронные микрофотографии. А - субмитохондриальная частица с выступами 
на ее поверхности; 
-субмитохондриальная частица, обработанная мочевиной, удаляющей выступы 
В - изолированные 
и 
-реконструированная субмитохондриальная частица, образованная путем добавления F (фактора сопряжения) к «ободранным» мембранам. Частица, показанная на рис. 
может переносить электроны на 
но неспособна к образованию АТР. Реконструированная частица, показанная на рис. 
осуществляет окислительное фосфорилирование. (Печатается с любезного разрешения д-ра Efraim Racker.)
вероятным, что перенос электронов через каждый запасающий энергию участок вызывает перемежающиеся конформационные изменения, которые способствуют переходу протонов из матриксной стороны на цитоплазматическую сторону мембраны. Напомним, что протоны, участвующие в эффекте Бора в гемоглобине, поступают из участка молекулы, отдаленною от группы гема (разд. 4.16).
