Властивості і функціональна роль систем Na+-залежного і Na+-незалежного виходу Са2+ з мітохондрій печінки і міокарда

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

ВЛАСТИВОСТІ І ФУНКЦІОНАЛЬНА РОЛЬ СИСТЕМ Na⁺-ЗАЛЕЖНОГО І Na⁺-НЕЗАЛЕЖНОГО ВИХОДУ Са²⁺ З МІТОХОНДРІЙ ПЕЧІНКИ І МІОКАРДА

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

НАЛИВАЙКО НАТАЛІЯ ВОЛОДИМИРІВНА

Львів - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівському національному університеті імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, доцент Дубицький Леонід Олександрович, Львівський національний університет імені Івана Франка, доцент кафедри фізіології людини і тварин

Офіційні опоненти: член-кореспондент НАН України, доктор біологічних наук, професор Костерін Сергій Олексійович, заступник директора з наукової роботи, завідувач відділу біохімії м'язів, Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України

Доктор біологічних наук Янчій Роман Іванович, провідний науковий співробітник відділу імунології та цитотоксичних сироваток, Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України

Захист відбудеться “28” вересня 2007 р. о 14⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.051.14 Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: 79005, м. Львів, вул. Грушевського, 4, біологічний факультет Львівського національного університету імені Івана Франка, ауд. 333.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: 79005 Львів, вул. Драгоманова, 17.

Автореферат розісланий “11” cерпня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат біологічних наук В.В. Манько

АНОТАЦІЯ

Наливайко Н.В. Властивості і функціональна роль систем Na⁺-залежного і Na⁺-незалежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, 2007.

У дисертаційній роботі з'ясовано функціональне значення і основні властивості систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. Показано, що Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда опосередковується іонними обмінниками внутрішньомітохондріальної мембрани із стехіометрією транспортування не менше 1Са²⁺ : 2Na⁺ або 1Ca²⁺: 2H⁺. Встановлено, що Na⁺/Са²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінники мітохондрій за фізіологічних рівнів концентрації Na⁺ і Н⁺ у цитозолі клітини ефективно функціонують в режимі виходу Са²⁺ з цих органел. За даними аналізу температурної залежності Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій розраховано енергію активації цих іон-транспортувальних систем та встановлено залежність їхньої активності від в'язкості фосфоліпідів мітохондріальної мембрани. З'ясовано, що ефективність інгібування мітохондріальних обмінників іонами одно- і двовалентних металів (I₅₀) залежить від спорідненості їх до кисневмісних груп лігандів (ЕDТА, глутамат), величини потенціалу іонізації та електронегативності атомів цих металів, а також від ентальпії їхньої гідратації та кристалографічного радіуса іонів цих металів. Модифікація катіонами металів кооперативних взаємодій з іон-зв'язувальними центрами мітохондріальних обмінників є одним із механізмів інгібування ними цих іон-транспортувальних систем. Транслокація Са²⁺, H⁺ і Na⁺ мітохондріальними обмінниками та інгібування її катіонами металів пов'язані із взаємодією їх з кисневмісними групами іон-транспортувальних центрів цих Сa²⁺-транспортувальних систем і супроводжуються процесами дегідратації-гідратації іонів цих металів.

Ключові слова: мітохондрії, кальцій, Са²⁺/Н⁺-обмінник, Na⁺/Са²⁺-обмінник, катіони металів.

АННОТАЦИЯ

Налывайко Н. В. Свойства и функциональная роль систем Na⁺-зависимого и Na⁺-независимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2007.

В диссертационной работе выяснено функциональное значение и основные свойства систем Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда. Установлено, что зависимость Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий от концентрации Nа⁺ и Н⁺ описывается сигмовидной кривой и характеризуется коэффициентом Хилла, близким к двум (1,6 - 1,94). Это свидетельствует, что Na⁺- и Н⁺-зависимый выход Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда осуществляется ионными обменниками внутримитохондриальной мембраны из стехиометрией транспорта не менее 1Са²⁺ : 2Na⁺ или 1Ca²⁺: 2H⁺. Установлено, что субмаксимальные скорости Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда наблюдаются в диапазоне концентрации Na⁺ (5,0 - 20,0 ммоль/л) и физиологических значений рН (7,2 - 7,4), то есть Na⁺/Са²⁺- и Ca²⁺/H⁺-обменники митохондрий при физиологических уровнях концентрации Na⁺ и Н⁺ в цитозоли клетки эффективно функционируют в режиме выхода Са²⁺ из этих органел.

Показано, что Na⁺- и Н⁺-зависимый выход Са²⁺ из матрикса митохондрий печени являются температурнозависимыми процессами. По данным анализа полученных температурных зависимостей в координатах Аррениуса рассчитана энергия активации эти ион-транспортных процессов. Высокие значения энергии активации Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий (135,70 - 180,72 кДж/моль при температуре ниже 20⁰С и 76,57 - 120,54 кДж/моль - при температуре выше 20⁰С) являются дополнительным доказательством того, что эти ион-транспортные процессы осуществляются при участии специфических белков-переносчиков внутримитохондриальной мембраны, которые обеспечивают медленное высвобождение кальция из этих органел. Установлена зависимость активности этих митохондриальных белков-переносчиков от вязкости фосфолипидов митохондриальной мембраны.

Установлено, что катионы одно- и двухвалентных металлов подавляют скорость Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда преимущественно по конкурентному типу. За эффективностью ингибирования Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда (І₅₀) ионы одновалентных металлов размещаются в такой последовательности: Cs⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Li⁺ < Tl⁺. Эффективность ингибирования Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий печени и миокарда катионами двухвалентных металлов увеличивается в такой последовательности: Ba²⁺ < Mg²⁺ < Sr²⁺ < Mn²⁺.

Показано, что ингибирование систем Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий ионами одновалентных металлов сопровождается уменьшением коэффициентов кооперативного взаимодействия их с ион-связывающими центрами этих ион-транспортных систем. Коэффициенты кооперативного взаимодействия катионов двухвалентных металлов с ион-связывающими центрами митохондриальных обменников являются близкими к единице. Таким образом, модификация кооперативных взаимодействий ионами одновалентных металлов с ион-связывающими центрами систем Na⁺- и Н⁺-зависимого выхода Са²⁺ из митохондрий в ходе транспортного цикла может быть одним из механизмов угнетения транслокации ионов этими ион-транспортными системами.

Выяснено, что эффективность ингибирования митохондриальных обменников ионами одно- и двухвалентных металлов (I₅₀) зависит от сродства их к кислородсодержащим группам лигандов (ЕDТА, глутамат), величине потенциала ионизации и электроотрицательности атомов этих металлов, а также от энтальпии их гидратации и кристаллографического радиуса ионов этих металлов. Транслокация Са²⁺, H⁺ и Na⁺ митохондриальными обменниками и ингибирование ее катионами металлов связанные с взаимодействием их с кислородсодержащими группами ион-транспортных центров этих Сa²⁺-транспортных систем и сопровождаются процессами дегидратации-гидратации ионов этих металлов.

Ключевые слова: митохондрии, кальций, Са²⁺/Н⁺-обменник, Na⁺/Са²⁺-обменник, катионы металлов.

SUMMARY

Nalyvayko N.V. Properties and functional role of the systems of Na⁺-dependent and Na⁺-independent Са²⁺-efflux from liver and heart mitochondria. - Manuscript.

Thesis for scientific degree of the candidate of biological sciences by speciality 03.00.13 - Human and animal physiology. - Ivan Franko national university of Lviv, Lviv, 2007.

The functional role and basic properties of the systems of Na⁺- and Н⁺-dependent Са²⁺-efflux from liver and heart mitochondria have been investigated. It has been shown that Na⁺- and Н⁺-dependent Са²⁺-efflux from liver and heart mitochondria are carried out with participation of inner membrane ionic exchangers with the transporting stochiometry not less than 1Са²⁺ : 2Na⁺ or 1Ca²⁺: 2H⁺. It has been shown, that Na⁺/Са²⁺- and Ca²⁺/H⁺- mitochondrial exchangers at the physiological levels of Na⁺ and Н⁺ concentration in cytosole effectively function in the mode of Са²⁺-efflux from these organelle. From data analysis of temperature dependence of Na⁺- and Н⁺-dependent Са²⁺-efflux from mitochondria activating energy of these ion-transporting systems is calculated and it has been shown dependence of their activity on the viscidity of mitochondrial membrane phospholipids. It is found, that efficiency of mitochondrial exchangers inhibition by the mono- and bivalent metals cations (I₅₀) depends on their affinity to the oxygen-containing groups of ligands (ЕDТА, glutamat), ionization potential and these metals atoms electronegativity, their hydration enthalpy and these metals ions crystallographic radius. Modification of the cooperative interaction with the ion-binding centers of mitochondrial exchangers by metals cations is one of these ion-transporting systems inhibition mechanisms by them. Translocation of Са²⁺, H⁺ and Na⁺ by mitochondrial exchangers and its inhibition by metals cations is correlated with their interaction with the oxygen-containing groups of ion-transporting centers of these Сa²⁺- transporting systems and accompanied with the processes of dehidration-hydration of metals ions.

Key words: mitochondria, calcium, Са²⁺/Н⁺-, Na⁺/Са²⁺-exchanger, metals cations.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

мітохондрія печінка міокарда іонний

Актуальність теми. У кальцієвій регуляції функціональної активності різних видів клітин важливе місце посідають мітохондрії, які характеризуються великою кальцієвою ємністю та швидкістю накопичення іонів цього металу (Костерин С. А., 1990; Дубицький Л. О., Вовканич Л. С., 2000). Акумуляція Са²⁺ мітохондріями забезпечується, в основному, Са²⁺-уніпортером, який локалізований у внутрішній мембрані цих органел (Lehninger A. L., 1971). В останнє десятиріччя отримано ряд доказів існування в мітохондріях міокарда, м'язів, печінки і інших тканин поряд з Са²⁺-уніпортером систем Na⁺-залежного і Na⁺-незалежного (H⁺-стимульованого) виходу Са²⁺ з цих органел (Gunter Т. Е. et al., 1994; Bernardi Р., 1999; Rizzuto R. et al., 2000; Дубицький Л. О., Вовканич Л. С., 2001). Функціонування таких систем у мітохондріальній мембрані має важливе значення у забезпеченні Са²⁺-акумулювальної функції мітохондрій, попереджуючи перевантаження цих органел іонами кальцію та перехід їх у стан високої неспецифічної проникності. Наявність таких систем у мембрані мітохондрій передбачає також можливість Na⁺- і H⁺-залежної регуляції кальцієвого гомеостазу клітини та енергетики цих органел (Gunter T. E., 1994; McCormak J. G., Denton R. M., 1984; 1990; Babsky A. et al., 2002). Разом з тим неконтрольовані зміни внутрішньоклітинної концентрації Na⁺, а також стани ацидозу і алкалозу (Kjeldsen K. et al., 1987; Lagadis-Grossmann D., 1991; Babsky A., 1998) можуть призводити до суттєвих порушень кальцієвого гомеостазу і енергетики клітини та до її загибелі, як це, наприклад, показано у випадку клітин міокарда у тварин з експериментальною формою цукрового діабету (Doliba N. et al., 2000; Savchenko A. et al., 2001). Подібні стани можуть виникати також під впливом негативних чинників навколишнього середовища, зокрема за умов інтоксикацій катіонами металів (Kapoor S. C., Van Rossum G. D. V., 1984; Fullmer C. S., 1992; Goyer R. A., 1995; Дубицький Л. О., Вовканич Л. С., 2001). Тим не менше функціональне значення, властивості і механізми функціонування цих іон-транспортувальних систем мітохондрій залишаються мало вивченими. Недостатньо висвітлені питання, які стосуються властивостей систем Na⁺-залежного і Na⁺-незалежного, або Н⁺-стимульованого, виходу Са²⁺ з мітохондрій різних тканин. Практично відсутні роботи, присвячені системним дослідженням специфічності цих Са²⁺-транспортувальних систем до катіонів одно- та двовалентних металів. Разом з тим аналіз властивостей систем Na⁺-залежного і Н⁺-стимульованого виходу Са²⁺ з мітохондрій є важливим етапом у з'ясуванні молекулярних механізмів Са²⁺-акумулювальної функції мітохондрій, функціонування цих іон-транспортувальних систем та внутрішньоклітинних механізмів токсичної дії катіонів металів.

Зв'язок роботи з науково-дослідною тематикою кафедри. Робота виконана в рамках науково-дослідних тем “Механізми Са²⁺- і NO-залежної регуляції функціонування секреторних клітин”, 2002-2005 рр. (№ держреєстрації 0103U001872), “Взаємодія катіонів металів з Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінниками мітохондрій печінки”, 2004-2006 рр. (№ держреєстрації 0104U010109).

Мета і завдання дослідження. Дослідити функціональне значення і властивості систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда та з'ясувати механізми взаємодії цих систем з катіонами одно- та двовалентних металів.

Для досягнення мети роботи було поставлено такі завдання:

1) з'ясувати функціональне значення і кінетичні властивості систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда щурів;

2) дослідити залежність швидкості Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки від температури;

3) дослідити вплив катіонів одновалентних металів (Tl⁺, Li⁺, Rb⁺, K⁺ і Cs⁺) на системи Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда;

4) дослідити вплив катіонів двовалентних металів (Ba²⁺, Sr²⁺, Mg²⁺ і Mn²⁺) на системи Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда;

5) з'ясувати залежність ефективності інгібування систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій катіонами одно- та двовалентних металів від їхніх фізико-хімічних параметрів.

Об'єкт дослідження: Са²⁺-акумулювальна функція мітохондрій.

Предмет дослідження: властивості і функціональне значення систем Na⁺-залежного і Na⁺-незалежного виходу Са²⁺ з мітохондрій.

Методи досліджень: фізіологічні, електрометричні, полярографічні, спектрофотометричні, методи біохімічної кінетики, дисперсійний, кореляційний і регресійний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Показано, що Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда опосередковується іонними обмінниками внутрішньомітохондріальної мембрани із стехіометрією транспортування не менше - 1Са²⁺ : 2Na⁺ або 1Ca²⁺: 2H⁺. Встановлено, що Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінники мітохондрій за фізіологічних рівнів концентрації Na⁺ і Н⁺ функціонують у режимі виходу Са²⁺ з цих органел. Вперше проведено порівняльний аналіз кінетичних властивостей Na⁺-залежного і Na⁺-незалежного (Н⁺-стимульованого) виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. За даними аналізу температурної залежності Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій розраховано енергії активації цих іон-транспортувальних процесів та встановлено залежність їхньої активності від в'язкості фосфоліпідного бішару внутрішньої мембрани цих органел. З'ясовано, що ефективність інгібування Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺-обмінників мітохондрій іонами одно- і двовалентних металів (I₅₀) позитивно корелює із спорідненістю їх до кисневмісних груп лігандів (ЕDТА, глутамат), а також з величинами потенціалу іонізації та електронегативності атомів цих металів. Встановлено також позитивний кореляційний зв'язок ефективності інгібування (I₅₀) мітохондріальних обмінників катіонами металів з ентальпією їхньої гідратації та негативний кореляційний зв'язок ефективності цього інгібування з величинами кристалографічного радіуса іонів цих металів. Показано, що одним із механізмів інгібування мітохондріальних обмінників катіонами одновалентних металів є модифікація ними кооперативних взаємодій іонів металів з іон-зв'язувальними центрами цих іон-транспортувальних систем. Отримані результати засвідчують, що транслокація Ca²⁺, H⁺ і Na⁺ мітохондріальними обмінниками та інгібування її катіонами одно- та двовалентних металів пов'язані із взаємодією їх з кисневмісними групами іон-транспортувальних центрів обмінників і супроводжуються процесами дегідратації іонів.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати по-глиблюють знання про функціональне значення мітохондрій у підтриманні кальцієвого гомеостазу клітини та механізми цієї функції. Результати досліджень можуть бути використані для обґрунтування субклітинних механізмів патологічних станів, пов'язаних із гіпо- і гіпернатрієміями, ацидозами і алкалозами, інтоксикаціями солями металів, а також для оцінки токсичності катіонів металів та обгрунтування санітарно-гігієнічних та екологічних нормативів забруднення середовища катіонами металів. Результати досліджень впроваджені у навчальний процес у Львівському національному медичному університеті імені Данила Галицького і використовуються при викладанні загального курсу “Фізіологія” (розділи “Загальна фізіологія”, “Фізіологія вісцеральних систем”), а також впроваджені у навчальний процес у Львівському національному уні-верситеті імені Івана Франка і використовуються при викладанні загального курсу “Фізіологія людини і тварин”, та спецкурсів “Біоенергетичні основи фізіологічних процесів”, “Мембранний транспорт іонів”. Вони можуть бути використані для підготовки спеціалістів медико-біологічного профілю в інших навчальних закладах України.

Особистий внесок здобувача. Здобувач виконав весь обсяг експериментальної частини дисертації, статистичне опрацювання результатів, відбір і опрацювання літератури. Аналіз та інтерпретацію отриманих результатів здійснено спільно з науковим керівником, а також за участю співавторів публікацій.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень за темою дисертації були представлені на установчому з'їзді Українського товариства клітинної біології (Львів, 2004 р.), міжнародній конференції “Клітинні і субклітинні механізми функціонування травної системи” (Львів, 2004 р.), 1-ій Міжнародній конференції студентів та аспірантів ”Молодь і поступ у біології” (Львів, 2005 р.), 1-му з'їзді фізіологів СНД (Сочі, 2005 р.), 17-му з'їзді Українського фізіологічного товариства (Чернівці, 2006 р.), 2-ій Міжнародній конференції студентів та аспірантів ”Молодь і поступ у біології” (Львів, 2006 р.), IX з'їзді Українського біохімічного товариства (Харків, 2006 р.), IV з'їзді Українського біофізичного товариства (Донецьк, 2006 р.), Міжнародній науковій конференції “Механізми функціонування фізіологічних систем“, приуроченій до 60-ліття новоствореної кафедри фізіології людини та тварин Львівського університету (Львів, 2006 р.), щорічних наукових конференціях Львівського національного університету імені Івана Франка (Львів, 2004-2006 рр.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 15 наукових праць, у тому числі 6 статей у фахових наукових виданнях, затверджених ВАК України, 9 робіт - у матеріалах і тезах з'їздів, симпозіумів, конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, експериментальної частини (матеріалів і методів досліджень, результатів та їхнього обговорення), висновків та списку використаної літератури (327 найменувань). Робота викладена на 174 сторінках машинописного тексту та проілюстрована 48 рисунками та 34 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Матеріали і методи досліджень

Дослідження кінетичних властивостей систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Ca²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда і взаємодії катіонів одно- та двовалентних металів із Na⁺/Са²⁺- та Са²⁺/Н⁺-обмінниками цих органел проводили в умовах in vitro. Мітохондрії ізолювали з печінки і міокарда білих щурів методом диференціального центрифугування (Shneider W., Hogeboom G.H., 1959; Кондрашова Н.М., Григоренко Е.В., 1985; Дубицький Л.О., Вовканич Л.С., 1996). Дослідження на тваринах проводили з дотриманням усіх вимог щодо роботи з лабораторними тваринами (міжнародна конвенція, Страсбург, 1986). Середовище гомогенізації мітохондрій печінки містило (ммоль/л): сахароза - 300, триоксиметиламінометан (тріс) - 10, етиленглікольдиамінотетраацетат (ЕGТА) - 1 (рН 7,4). Виділення мітохондрій з міокарда проводили з окремими модифікаціями. Зокрема, середовище гомогенізації мітохондрій міокарда містило (ммоль/л): манітол - 210, сахароза - 70, тріс - 10, етилендиамінотетраацетат (ЕDТА) - 3, альбумін сироватки бика (БСА) - 0,1% (рН 7,4). Всі операції, пов'язані з отриманням мітохондрій печінки і міокарда, проводили за температури 0 - +2 С. Життєздатність ізольованих мітохондрій оцінювали за інтенсивністю дихання та окисного фосфорилювання, яке реєстрували полярографічним методом (Chance В., Williams G. 1955, 1956, Lardy H., 1955) з використанням закритого електрода Кларка та кисеньвимірювального блоку ГФ-012 виробництва експериментальної лабораторії при НДІ біологічних досліджень РАН (Пущино, Росія). Середовище інкубації мітохондрій містило (ммоль/л): сахароза - 150, KCl - 50, КН₂РО₄ - 1, тріс - 5 (рН 7,4, t 26 єC).

Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда реєстрували електрометричним методом з використанням установки, зібраної на основі Са²⁺-селективного електрода фірми Orion (модель 9320). Для мітохондрій печінки середовище інкубації містило (ммоль/л): сахароза - 150, KCl - 50, КН₂РО₄ - 0,1, тріс - 5 (рН 7,4, 26 °С). Для мітохондрій міокарда використовували середовище інкубації дещо зміненого складу (ммоль/л): сахароза - 180, KCl - 50, KH₂PO₄ - 0, 1, тріс - 10 (рН 7,4, 26°С). У середовище інкубації вносили Са²⁺ (10-50 мкмоль/л), мітохондрії (3-4 мг білка), сукцинат (0,35 ммоль/л). Реєстрацію виходу Са²⁺ з мітохондрій розпочинали після внесення у середовище інкубації блокатора Са²⁺-уніпортера цих органел - рутенію червоного (Vasington F.D., et al., 1972) у концентрації 5 мкмоль/л. Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій ініціювали шляхом внесення NaCl i HCl у середовище інкубації цих органел. Для вивчення впливу катіонів одно- та двовалентних металів на функціонування Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінників мітохондрій у середовище інкубації цих органел додатково вносили хлориди одновалентних металів (1 - 40 ммоль/л), за винятком іонів Tl, який був у формі нітрату (0,1 - 1,0 ммоль/л), а також хлориди двовалентних металів (5 - 50 мкмоль/л). Вихід Са²⁺ з мітохондрій у середовище інкубації розраховували за калібрувальною кривою із врахуванням зв'язування кальцію компонентами середовища інкубації шляхом його титрування СаCl₂. Вміст білка у суспензії мітохондрій визначали за методом Лоурі (Lowry O. H. et al., 1951).

Результати досліджень та їх обговорення

Кінетичний аналіз Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. Встановлено, що у мітохондріях серця, мозку, скелетних м'язів вихід Са²⁺ активується Na⁺ (Gunter T. E., et al., 1994). У мітохондріях печінки, нирки, гладеньких м'язів ідентифіковано Na⁺-незалежний вихід Са²⁺, який активується Н⁺ (Gunter T. E., Pfeiffer D. R., 1990; Костерин С. А., 1990; Gunter T. E., et al., 1994; Шинлова О. П. и др., 1996; Дубицький Л. О., Вовканич Л. С. 2001; Дубицький Л., та ін., 2003). Виявлено також H⁺-стимульований вихід Са²⁺ у мітохондріях серця (Crompton M., et al., 1977) та Na⁺-залежний вихід Са²⁺ у мітохондріях печінки (Goldstone T. P., Crompton M., 1982). Проте ряд питань, що стосуються властивостей і механізмів Na⁺- і Н⁺-залежного транспортування Са²⁺ через внутрішньо-мітохондріальну мембрану залишаються дискусійними (Bernardi P., 1999; Gunter T. E., et al., 2000).

Проведеними нами дослідженнями встановлено, що залежність швидкості Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда від концентрації Na⁺ у середовищі інкубації має сигмоподібний характер (рис. 1). Це свідчить про кооперативні взаємодії Na⁺ з Na⁺-зв'язувальними центрами обмінника. Кінетичним аналізом у системі координат Хілла показано, що значення коефіцієнта Хілла (1,85 -1,94) близьке до двох. Це вказує на те, що транспортування одного Са²⁺ Na⁺/Са²⁺-обмінником здійснюється в обмін не менше ніж на два Na⁺. Величини констант напівнасичення цього транспортувального процесу для Na⁺ у мітохондріях печінки і міокарда є близькими (К_0,5(Na⁺) = 8,41 - 11,21 ммоль/л). Разом з тим V_max(Na⁺) Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій міокарда становить 16,51 нмоль Са²⁺/хв · мг білка, а з мітохондрій печінки - 1,92 нмоль Са²⁺/хв · мг білка. Це свідчить про більш високу потенційну здатність мітохондрій міокарда до Na⁺-залежної регуляції виходу Са²⁺ з цих органел порівняно з мітохондріями печінки. В цілому це співпадає з уявленнями про важливу роль Са²⁺ у регуляції діяльності міокарда (Babcock, D. F., et al., 1997; Horikawa Y, et al., 1998; Trollinger D. R. et al., 2000; Gunter T. E., 2000). Субмаксимальні швидкості Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда спостерігаються в діапазоні концентрації Na⁺ (5,0 - 20,0 ммоль/л). Це свідчить, що Na⁺/Са²⁺-обмінник мітохондрій ефективно функціонує в режимі виходу Са²⁺ з цих органел за фізіологічних рівнів концентрації Na⁺ у цитозолі клітини.

Швидкість Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда збільшується із збільшенням вмісту кальцію в цих органелах за гіперболічною кінетикою (рис. 2). Кінетичні параметри Na⁺- залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда, розраховані за кальцієм, дещо відрізняються. Так, V_max(Са²⁺) цього транспортувального процесу у мітохондріях печінки і міокарда складає відповідно 1,96 і 35,58 нмоль Са²⁺/хв · мг білка, а величини К_0,5(Са²⁺) є близькими і становлять відповідно 22,03 і 20,46 нмоль/мг білка. Судячи із величин K_0,5 спорідненість Na⁺/Са²⁺-обмінника до Са²⁺ у мітохондріях міокарда і печінки, є близькою. Проте V_max цієї іон-транспортувальної системи у мітохондріях міокарда є значно вищою. Ці результати узгоджуються із даними кінетичного аналізу Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій цих тканин, які було розраховано для Na⁺.

Таким чином, мітохондрії міокарда характеризуються більш високою потенційною здатністю до Na⁺-залежної регуляції виходу Са²⁺ з цих органел порівняно з мітохондріями печінки. Вірогідно, це пов'язано з різним ступенем кальцієвої регуляції функціональної активності клітин цих тканин.

Кінетичний аналіз Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. Швидкість виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда збільшується також після закислення середовища інкубації цих органел. Залежність швидкості Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда від позамітохондріальної концентрації Н⁺, як і у випадку з Na⁺ -залежним виходом Са²⁺ з мітохондрій цих тканин має сигмоподібний характер (рис. 3). Сигмоподібна залежність Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда від концентрації Н⁺ та коефіцієнт Хілла, близький до двох (1,6 - 1,65), вказують на те, що цей вихід опосередковується обмінником, що здійснює вихід із мітохондрій одного Са²⁺ в обмін не менше ніж на два Н⁺, як і у випадку з Na⁺/Са²⁺-обмінником. З'ясовано також основні кінетичні властивості цього транспортувального процесу. Зокрема встановлено, що V_max(Н⁺) Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу мітохондрій печінки і міокарда складає відповідно 1,67 і 13,52 нмоль Са²⁺/хв · мг білка. Величини K_0,5 цього виходу Ca²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда для Н⁺ становлять 13,29 - 14,24 нмоль/л. Субмаксимальне збільшення швидкості Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда спостерігається в діапазоні концентрацій Н⁺ 40 - 60 нмоль/л, що відповідає фізіологічним межам концентрацій цих іонів у клітині (рН 7,2 - 7,4). Це свідчить, що Ca²⁺/H⁺-обмінник мітохондрій ефективно функціонує в режимі виходу Са²⁺ з цих органел за фізіологічних рівнів концентрації Н⁺ у цитозолі клітини.

Залежність швидкості Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда від вмісту кальцію у цих органелах має гіперболічний характер (рис. 4).

Максимальна швидкість (V_max) цього транспортувального процесу у мітохондріях печінки і міокарда для Са²⁺ становить відповідно 2,16 і 3,27 нмоль Са²⁺/хв · мг білка, а константа напівнасичення - 103,08 і 6,23 нмоль/мг білка. Це свідчить, що спорідненість Са²⁺/Н⁺-обмінника мітохондрій міокарда до Са²⁺ є вищою, порівняно з обмінником мітохондрій печінки.

Отримані результати свідчать, що в мітохондріях печінки і міокарда поряд з Na⁺/Ca²⁺-обмінником функціонує Ca²⁺/Н⁺-обмінник. Обидва мітохондріальні обмінники характеризуються подібними кінетичними властивостями і за фізіологічних умов функціонують у режимі Na⁺(Н⁺)-залежного виходу Са²⁺ з цих органел. Разом з тим виявлено, що потенційна здатність цих систем до Na⁺- і Н⁺- залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій міокарда є вищою ніж з мітохондрій печінки.

Аналіз температурної залежності Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки. Одним із важливих методичних підходів у дослідженні іон-транспортувальних систем клітини є аналіз залежності їхньої функціональної активності від температури. Такий підхід дозволяє оцінити енергетичні параметри транспортування іонів цими іон-транспортувальними системами, а також вплив мембран на стан цих мембрано-зв'язаних іон-транспортувальних білків (Болдырев А. А. 1981, Bernardi P., 1984).

Проведеними нами дослідженнями встановлено (рис.5), що збільшення температури середовища інкубації мітохондрій печінки в діапазоні від 5 до 35 ⁰С супроводжується суттєвим збільшенням швидкості Na⁺ і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу цих органел. Так, за температури 5⁰С швидкість Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу мітохондрій становила 0,30 ± 0,015 нмоль Са²⁺/хв · мг білка, а за температури 35 ⁰С - 5,05 ± 0,025 нмоль Са²⁺/хв·мг білка. Швидкість Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу мітохондрій становила за температури 5⁰С 0,55 ± 0,009 нмоль Са²⁺/ хв·мг білка, а за температури 35 ⁰С - 4,35 ± 0,012 нмоль Са²⁺/ хв·мг білка.

За даними аналізу температурної залежності Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу мітохондрій у системі координат Арреніуса розраховано енергію активації цих іон-транспортувальних процесів. Значення енергії активації Na⁺- і Н⁺- залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій становили за нашими даними відповідно 135,70 і 180,72 кДж/моль за температури нижче 20⁰С та 76,57 і 120,54 кДж/моль - за температури вище 20⁰С. Отже Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з матриксу мітохондрій печінки характеризується достатньо високими величинами енергії активації. Для порівняння енергія активації уніпорту Са²⁺ в мітохондрії печінки за даними окремих авторів складає біля 42 кДж/моль (Bragadin M., et al., 1979). При цьому Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з матриксу мітохондрій печінки характеризується значно більшими величинами енергії активації порівняно з Na⁺-залежним виходом Са²⁺ з цих органел.

Шляхом лінеаризації температурної залежності швидкості Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з матриксу мітохондрій в координатах Арреніуса встановлено також (див. рис. 5), що отримані лінії характеризуються наявністю перегину в точках, що відповідають 19 - 21 ⁰С. Відомо, що наявність точок перегину на графіку Арреніуса біля 19 - 21 ⁰С характерна для температурної залежності плавлення фосфоліпідного бішару мембрани мітохондрій (Болдырев А. А., 1981). Це свідчить, що активність систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій залежить від в'язкості фосфоліпідного бішару мембрани мітохондрій тканин. Результати проведеного аналізу температурної залежності Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки перш за все є додатковим доказом того, що ці іон-транспортувальні процеси здійснюються за участю специфічних білків-переносників внутрішньо-мітохондріальної мембрани, які забезпечують повільний вихід Са²⁺ з цих органел.

Інгібіторний аналіз взаємодії іонів одновалентних металів з Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺-обмінником мітохондрій. Одним із підходів у з'ясуванні фізико-хімічних механізмів транслокації іонів натрію, водню і кальцію Ca²⁺-транспортувальними системами мітохондрій та інгібування їх катіонами інших металів є співставлення ефектів катіонів цих металів на функціонування Са²⁺-транспортувальних систем з їхніми фізико-хімічними властивостями (спорідненість до кисневмісних лігандів, ентальпія гідратації, радіус іона тощо). Такий аналіз був успішно реалізований стосовно кальцієвих помп та Na⁺-Ca²⁺-обмінника плазматичної мембрани секреторних клітин шлункових залоз та Ca²⁺-уніпортера мітохондрій (Дубицький Л. О., Вовканич Л. С., 2000, 2001, 2003). Цей аналіз дозволяє виділити фізико-хімічні параметри катіонів металів, які лімітують транслокацію іонів Ca²⁺-транспортувальними системами та їх інгібування, що важливо для з'ясування молекулярних механізмів функціонування цих систем та механізмів токсичної дії катіонів різних груп металів.

Проведеними дослідженнями встановлено, що катіони одновалентних металів пригнічують функціонування Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺-обмінників мітохондрій печінки і міокарда. Так, після внесення у суспензію мітохондрій печінки Cs⁺, Rb⁺ і Li⁺ у концентрації 40,0 ммоль/л швидкість Na⁺-залежного виходу Ca²⁺ з цих органел зменшувалась відповідно на 22,62, 27,50 і 72,25%. Внесення Cs⁺, Rb⁺ і Li⁺ у суспензію мітохондрій міокарда також супроводжувалось зменшенням швидкості Na⁺-залежного виходу Ca²⁺ з цих органел відповідно на 10,69, 20,57 і 51,67%. Встановлено, що Cs⁺, Rb⁺ і Li⁺ також суттєво пригнічують функціонування Са²⁺/Н⁺-обмінника мітохондрій печінки на 14,32, 12,99 і 31,01%. Внесення катіонів цих металів у суспензію мітохондрій міокарда також супроводжувалось зменшенням швидкості Н⁺-залежного виходу Ca²⁺ з цих органел відповідно на 11,56, 25,60, і 45,11%. Більш ефективним інгібітором Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺-обмінників мітохондрій цих тканин виявився Tl⁺. Так, іони цього металу у концентрації 1 ммоль/л пригнічували активність систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки на 61,96 і 68,06%. Швидкість Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій міокарда під впливом Tl⁺ зменшувалась на 24,03 і 31,89%.

Методами кінетичного аналізу у системі координат Уебба (Келети Т., 1990) показано (рис. 6, 7), що катіони одновалентних металів інгібують Nа⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій переважно за конкурентним типом. Отримані результати свідчать про безпосередню взаємодію катіонів одновалентних металів з іон-транспортувальними центрами Са²⁺/Н⁺- і Na⁺/Са²⁺-обмінників мітохондрій, що дозволило застосувати їх для аналізу специфічності та механізмів функціонування іон-транспортувальних систем.

Порівняльний аналіз інгібувального впливу катіонів металів на системи Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій проводили на основі констант напівінгібування (I₅₀), які визначали у системі логарифмічних координат {lg [((V₀-V_i)/V_i); [Me⁺]}, де V₀ і V_i - початкові швидкості у відсутності і за наявності у середовищі іонів досліджуваного металу [Me⁺] (Келети Т., 1990). Ці системи координат побудовано на основі дозової залежності швидкості Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки від концентрації катіонів одновалентних металів. Показано, що за ефективністю інгібування Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки іони одновалентних металів розміщуються у такій послідовності (І₅₀, ммоль/л) :

Катіони металів:

Cs⁺ < Rb⁺ < Li⁺ < Tl⁺

І₅₀, ммоль/л: 137,11 122,63 24,59 0,541

За ефективністю інгібування Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки іони одновалентних металів розміщуються у подібній послідовності (І₅₀, ммоль/л) :

Катіони металів:

Cs⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Li⁺ < Tl⁺

І₅₀, ммоль/л: 2057,69 413,57 183,26 158,68 0,33

Таким чином, ефективність інгібування систем Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій катіонами одновалентних металів залежить від їхніх фізико-хімічних властивостей і є найбільшою для Li⁺ і Tl⁺.

За кутом нахилу прямих в системі логарифмічних координат розраховано також коефіцієнти кооперативної взаємодії (n) катіонів одновалентних металів з іон-зв'язувальними центрами мітохондріальних обмінників. Так, коефіцієнти кооперативної взаємодії Tl⁺, Li⁺, Rb⁺ і Cs⁺ з Na⁺-звязувальними центрами Na⁺/Ca²⁺-обмінника становили відповідно 1,5, 1,3, 0,4 і 0,3, а Tl⁺, Li⁺, Rb⁺, К⁺ і Cs⁺ з Н⁺-звязувальними центрами Са²⁺/Н⁺-обмінника - 1,1, 0,98, 0,84, 0,43 і 0,36. Ці результати, перш за все, свідчать про зниження ступеня кооперативності у випадку взаємодії з іон-зв'язувальними центрами обмінників іонів інших одновалентних металів. Тим не менше наявність позитивної кооперативності для Tl⁺ і Li⁺ є непрямим підтвердженням можливої транслокації їх мітохондріальними обмінниками. Це узгоджується з даними окремих авторів (Crompton M. et al., 1976) про здатність Li⁺ заміщати Na⁺ в процесі транспортування Са²⁺ Na⁺/Ca²⁺-обмінником мітохондрій серця. Разом з тим від'ємна кооперативність для Rb⁺ і Cs⁺ свідчить, що у випадку стехіометрії обміну 2Nа⁺(H⁺) : 1Ca²⁺, має місце пригнічення взаємодії другого іона з іон-зв'язувальним центром обмінників в ході їхнього транспортувального циклу. Таким чином, модифікація кооперативних взаємодій іонів металів з іон-зв'язувальними центрами Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінників мітохондрій у ході транспортувального циклу може бути одним із механізмів пригнічення транслокації іонів цими іон-транспортувальними системами.

Інгібіторний аналіз взаємодії іонів двовалентних металів з Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺-обмінником мітохондрій. Вплив іонів двовалентних металів на Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій досліджували за умов їхньої внутрішньомітохондріальної локалізації. З цією метою ці органели послідовно навантажували іонами кальцію і досліджуваних металів. Після цього реєстрували Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з матриксу цих органел. Показано, що за таких умов катіони двовалентних металів суттєво пригнічують Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда. Так, за умови внесення у середовище інкубації мітохондрій Ba²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺ i Mn²⁺ у концентрації 50,0 мкмоль/л та за умови навантаження мітохондрій кальцієм з розрахунку 5,0 нмоль/мг білка Na⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки пригнічувався відповідно на 50,8 - 89,3%. Катіони Ba²⁺, Mg²⁺, Sr²⁺ і Mn²⁺ пригнічували також Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки на 42,90 - 83,80%. Подібні результати було отримано на мітохондріях міокарда.

Методами кінетичного аналізу у системі координат Уебба (Келети Т., 1990) встановлено (рис. 8), що катіони двовалентних металів інгібують Na⁺- і Н⁺-залежний вихід Са²⁺ з мітохондрій печінки і міокарда переважно за конкурентним типом. Отже, катіони двовалентних металів, як і катіони одновалентних металів здатні до безпосередньої взаємодії з іон-транспортувальними центрами Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінників мітохондрій. Це стало підставою для застосування їх для з'ясування механізмів специфічності і функціонування цих систем.

Порівняльний аналіз інгібувального впливу катіонів двовалентних металів на системи Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій проводили на основі констант напівінгібування (I₅₀), які визначали у системі логарифмічних координат, подібно як це було здійснено у випадку катіонів одновалентних металів. Показано, що за ефективністю інгібування Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінників катіони двовалентних металів розміщуються в однаковій послідовності (I₅₀, мкмоль/л:):

Катіони металів:

Ba²⁺ < Mg²⁺ < Sr²⁺ < Mn²⁺

I₅₀, мкмоль/л (Na⁺/Ca²⁺-обмінник): 50,55 33,03 15,04 13,07

I₅₀, мкмоль/л (Ca²⁺/H⁺- обмінник): 69,11 28,69 27,66 12,75

Таким чином, ефективність інгібування систем Н⁺- і Na⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій катіонами двовалентних металів залежить від їхніх фізико-хімічних властивостей і є найбільшою для Mn²⁺.

За кутом нахилу прямих в системі логарифмічних координат, розраховано також коефіцієнти кооперативної взаємодії (n) катіонів двовалентних металів з іон-зв'язувальними центрами мітохондріальних обмінників. З'ясувалось, що величини цих коефіцієнтів для Nа⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки становлять 0,8 - 1,2, а для Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з цих органел 0,65 - 1,06, тобто є близькими до одиниці. Попередніми дослідженнями (Дубицький Л. О. та ін., 2003) встановлено також, що коефіцієнт Хілла у випадку транспортування Са²⁺ Ca²⁺/H⁺-обмінником також є близьким до одиниці. Ці результати вказують на відсутність кооперативних взаємодій Са²⁺ і інших двовалентних металів з іон-транспортувальними центрами обмінників мітохондрій в ході їхнього транспортувального циклу.

Фізико-хімічні механізми взаємодії катіонів одно- та двовалентних металів з Na⁺/Са²⁺- і Са²⁺/Н⁺- обмінниками мітохондрій печінки. Аналіз взаємодії Nа⁺/Сa²⁺- і Сa²⁺/Н⁺-обмінників мітохондрій з катіонами інших одно- і двовалентних металів є одним з важливих підходів у дослідженні специфічності і механізмів функціонування цих мітохондріальних переносників. З цією метою було застосовано методичні підходи, які ґрунтуються на аналізі залежності інгібувальних ефектів катіонів металів, зокрема констант напівінгібування (І₅₀) на функціонування Ca²⁺-транспортувальних систем мітохондрій від їхніх фізико-хімічних параметрів (константи стійкості комплексів металів з біолігандами, ентальпія гідратації, радіус іона, тощо). Такий аналіз дозволяє виділити фізико-хімічні параметри катіонів металів, які лімітують транслокацію цих іонів кальцій-транспортувальними системами мітохондрій та їх інгібування, що важливо для з'ясування молекулярних механізмів функціонування цих систем та механізмів токсичної дії катіонів різних груп металів.

Методом кореляційного аналізу (Лакин Г. Ф., 1990) показано, що ефективність інгібування Na⁺/Ca²⁺- і Ca²⁺/H⁺-обмінників мітохондрій іонами одно- і двовалентних металів (I₅₀) позитивно корелює із спорідненістю їх до кисневмісних груп лігандів (етилендиамінтетраацетат, глутамат), а також з величинами потенціалу іонізації та електронегативності атомів цих металів (табл. 1, 2). Це свідчить, що транслокація Са²⁺ мітохондріальними обмінниками та інгібування її катіонами металів пов'язані із взаємодією їх з кисневмісними групами іон-транспортувальних центрів цих Сa²⁺-транспортувальних систем.

Таблиця 1. Залежність ефективності інгібування Na⁺- і Н⁺-залежного виходу Са²⁺ з мітохондрій печінки (І₅₀, ммоль/л) катіонами одновалентних металів від їхніх фізико-хімічних параметрів.

Обмінник мітохондрій	Коефіцієнт кореляції, r
	Радіус іона за Полінгом, пм	Ентальпія гідратації, кДж/моль	Потенціал іонізації атома металу, еВ ...

Подобные документы

• Будова, функції та методи дослідження мітохондрій

  Мітохонрдрії як органоїди клітини, їх будова та функції. Розміри, форма, загальна схема організації мітохондрій. Локалізація ферментної системи мітохондрій. Методи дослідження мітохондрій: електронна мікроскопія; інтерференційне мікроскопування.
  
  курсовая работа [398,9 K], добавлен 21.09.2010
  

• Початкові етапи регенерації печінки

  Характеристика білків позаклітинного матриксу печінки. Порушення структури еластину. Будова та синтез молекули колагену. Стелатні клітини печінки як основні продуценти компонентів позаклітинного матриксу печінки. Накопичення та зберігання вітаміну А.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.03.2013
  

• Формування, ріст і розвиток мітохондрій в гаметогенезі та ранньому ембріогенезі хребетних

  Синтез мітохондріальних білків і особливості формування мітохондрій. Система синтезу білка в мітохондріях. Продукти мітохондріального білкового синтезу. Синтез мітохондріальних білків у цитоплазмі. Формування окремих компонентів мембран.
  
  реферат [32,1 K], добавлен 07.08.2007
  

• Матричний синтез білка

  Біосинтез білка. Будова рибосом прокаріотів та еукаріотів. Роль мембран у формуванні клітинних компартментнів. Ароморфози як біологічний процес. Асиметричність плазматичної і внутрішніх мембран клітини. Транспортування речовин через мембрани.
  
  контрольная работа [69,2 K], добавлен 04.11.2010
  

• Фізіологія рослинної клітини

  Історія вивчення клітини, характеристика клітинної теорії. Дослідження будови рослинної клітини: ультра структура (мікроскопічна будова); біологічні мембрани та їх функції; цитоскелет, мікротрубочки і мікрофіломенти; ядро; ендоплазматична сітка; рибосоми.
  
  реферат [5,7 M], добавлен 08.12.2010
  

• Електричний скат. Химероподібні

  Електричний скат звичайний (Torpedo marmorata): місце поширення, маса, довжина, харчування та розмноження. Химероподібні як глибоководні морські придонні риби. Спільне та відмінне у Chimaera та Hydrolagus. Цілющі властивості жиру з печінки химер.
  
  реферат [2,4 M], добавлен 26.08.2013
  

• Транспорт речовин через біологічні мембрани

  Розкриття суті явища транспорту речовин через біологічні мембрани та його ролі в життєдіяльності клітини. Ознайомлення з видами транспорту, з їх механізмами дії - з вбудованими в мембрану транспортними системами, з тим, як регулює мембрана потоки речовин.
  
  реферат [998,3 K], добавлен 11.05.2012
  

• Клітина. Реакція клітини на зовнішні подразнення

  Типи клітинної організації. Структурно-функціональна організація еукаріотичної клітини. Вплив антропогенних чинників на довкілля. Будова типових клітин багатоклітинного організму. Ракція клітин на зовнішні впливи. Подразливість та збудливість клітин.
  
  курсовая работа [4,0 M], добавлен 02.12.2012
  

• Історія виникнення клітини

  Основна структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів. Основні типи клітин. Будова, розмноження клітин та утворення білка. Колоніальні та багатоклітинні організми. Заміщення відмерлих та пошкоджених тканин організму. Способи поділу клітин.
  
  презентация [5,6 M], добавлен 18.12.2011
  

• Біологічні мембрани. Їх роль в процесах збудження

  Будова та функції біологічних мембран, їх роль в функціонуванні всіх клітин. Дифузія, активний і пасивний транспорт. Ендоцитоз та екзоцитоз, їх види. Мембранна теорія збудження. Роль біологічних мембран в даних процесах. Потенціал дії та його фази.
  
  курсовая работа [3,0 M], добавлен 09.04.2013
  

• Черепно-мозкові нерви

  Місцезнаходження ядер черепно-мозкових нервів. Місця входу та виходу на основі мозку черепно-мозкових нервів, зони їх іннервації. Нюховий, зоровий, окоруховий, блоковий, трійчастий та очний нерви. Гілки трійчастого нерва. Блукаючий та додатковий нерви.
  
  презентация [304,7 K], добавлен 01.02.2014
  

• Методологічні та біологічні проблеми біоніки

  Огляд відтворення в штучних умовах особливих технічних систем окремих властивостей і закономірностей біологічної форми руху матерії. Практична спрямованість біоніки як науки. Методи вивчення принципів дії, побудови і функціонування біологічних систем.
  
  реферат [24,9 K], добавлен 14.09.2010
  

• Основи біології

  Ферменти, їх біологічна роль та хімічна природа. Рух цитоплазми, тургор, плазмоліз і деплазмоліз. Будова і функції ядра. Цитоплазма, будова і функції цитоскелета. Вплив несприятливих факторів на органоїди клітини. Клітинна теорія Шванна та Шлейдена.
  
  методичка [7,4 M], добавлен 10.10.2013
  

• Виявлення залежності стимулюючого ефекту бета-індолілоцтової кислоти від її концентрації

  Застосування регуляторів росту в сучасних технологіях виробництва продукції рослинництва. Роль фітогормонів в обміні речовин та морфогенезі клітини. Дослідження впливу розчину бета-індолілоцтової кислоти на морфометричні показники проростків рослин.
  
  статья [16,7 K], добавлен 02.12.2014
  

• Бактеріофаги. Зборка частин бактеріофага. Розвиток бактеріофага в клітині

  Віруси, природа вірусів, загальна характеристика. Бактеріофаги: відкриття, походження, будова, хімічний склад, проникнення та вихід з клітини. Літичний цикл. Роль у природі, вплив на розвиток бактерій. Використання бактеріофагів у діяльності людини.
  
  реферат [1,1 M], добавлен 21.04.2015
  

• Витамины: строение, свойства, использование, значение для растений

  Характеристика вітамінів: будова, властивості, поширення. Фізіологічна роль вітамінів у життєдіяльності рослин. Хімічні формули вітамінів. Роль аскорбінової кислоти і її участь в окисно-відновних процесах. Стероли.
  
  реферат [90,6 K], добавлен 02.07.2007
  

• Уровни живых систем. Нервная система человека. Гормоны тимуса

  Характеристика уровней организации жизни живых систем. Строение систем и органов человека. Понятие и роль центральной и вегетативной нервной системы. Высшая нервная деятельность и безусловные рефлексы. Сущность и биологическая роль гормонов тимуса.
  
  контрольная работа [29,0 K], добавлен 23.12.2010
  

• Біофізика та біосистеми

  Предмет, структура та основні поняття біофізики і біосистем. Об’єкти дослідження фізики клітинних процесів. Жива клітина – основна форма життя. Мембранний транспорт речовин у клітинах. Механізми активного транспорту речовин через біологічні мембрани.
  
  реферат [305,7 K], добавлен 10.02.2011
  

• Антигени, їх властивості та будова

  Класифікація антигенів, поняття антигенності, імуногенності. Роботи по антигенній структурі глобулярних білків. Послідовні та переривчасті антигенні детермінанти, їх властивості. Блокування зв'язування специфічних антитіл із білком в природному епітопі.
  
  реферат [23,6 K], добавлен 14.09.2010
  

• Вплив антропогенного навантаження на функціонування глутатіонової системи у насінні представників роду Acer L

  Основні джерела антропогенного забруднення довкілля. Вплив важких металів на фізіолого-біохімічні процеси рослин, зміни в них за впливу полютантів. Структура та властивості, функції глутатіон-залежних ферментів в насінні представників роду Acer L.
  
  дипломная работа [950,6 K], добавлен 11.03.2015
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам