Проблемы биоэнергетики в свете новых идей в биологии

УДК 577.1:581.1

ПРОБЛЕМЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ В СВЕТЕ НОВЫХ ИДЕЙ

В БИОЛОГИИ

В.В. Иванищев

Хемиосмотическая теория П. Митчелла, постулированная в 60-х годах прошлого века, объясняет взаимосвязь между транспортом протонов через биологическую мембрану (посредством электрон-транспортной цепи) и синтезом АТФ при участии АТФ-синтетазы. При этом обратная зависимость между величиной градиента протонов и электрической составляющей свидетельствует о независимости этих компонентов в формировании суммарного электрохимического градиента. Обсуждается участие дикарбоновых кислот в создании такого градиента в свете новых экспериментальных данных.

Ключевые слова: хемиосмотическая теория, перенос протонов, фосфорилиро-вание, фотосинтез, дыхание.

Введение

Биоэнергетические процессы живых организмов изучены достаточно давно и подробно, что нашло отражение в учебниках по физиологии и биохимии [1-3]. При этом научные исследования в этих областях, давшие новые результаты в течение последних 10-15 лет, не находят должного отражения в учебной литературе. Это не только ограничивает (а, иногда, и искажает) представления специалистов в соответствующих областях науки, но и может привести к выработке не вполне правильной стратегии в поиске прикладных аспектов в попытке воспроизвести в искусственных системах процессы, характерные для живых систем. В результате описание давно известных механизмов оказывается искажённым, а поиски и развитие биотехнологических приложений не всегда достигают желаемых результатов из-за неверно выбранного пути.

Сложность функционирования живых систем и «очевидность» ряда положений не всегда позволяют взглянуть на проблему с общих позиций, что ведет к не вполне правомерной трактовке результатов экспериментов и, как следствие, к неправильной стратегии в разработке путей решения тех или иных вопросов. При этом используемая терминология и описания процессов не формируют правильной картины событий, происходящих в живой системе.

С начала 2000-х годов проведен ряд исследований, авторы которых доказывают неполное соответствие некоторых сложившихся в науке взглядов, лежащих в основе отдельных представлений о физиолого-биохимических процессах, новым экспериментальным данным. Особый

интерес представляют проблемы биоэнергетики, имеющие междисциплинарное значение и разные приложения. Ключевым звеном в этой системе является механизм превращения энергии направленно движущихся протонов (фактически - электрического тока) в энергию химических связей АТФ в рамках хемиосмотической теории П. Митчелла.

Поэтому цель работы состояла в анализе новых данных, которые являются чрезвычайно важными, поскольку лежат в основе таких фундаментальных процессов, как фотосинтез и дыхание.

Световые реакции фотосинтеза

Система первичных процессов переноса электронов и протонов создает энергетический базис для фотосинтетической ассимиляции неорганического углерода. Благодаря такой системе, энергия солнца вначале запасается в виде энергии химических связей макроэргических соединений - НАДФ.Н и АТФ. Общие представления о световых реакциях фотосинтетического процесса у высших растений описываются известными схемами нециклического (7-схема) и циклического переноса электронов (с участием ФС I). При этом, как показывает анализ литературных источников, понятие циклического переноса электронов в этом аспекте рассматривается разными авторами не всегда одинаково в связи с особенностями его запуска и протекания у разных организмов (или в разных условиях эксперимента) [2, 4].

Современные фундаментальные представления о первичных процессах фотосинтеза объясняют электронно-конформационными взаимодействиями биологических молекул (белков и ферментов) как молекулярных механизмов, благодаря которым происходит перенос и трансформация энергии в ходе взаимодействия мембранных структур и подвижных (растворимых) переносчиков (рис. 1).

Рис. 1. Упрощенная схема переноса электронов и протонов при фотосинтезе (ФС I и ФС II - фотосистемы, Q - система пластохинонов,

Z - филлохинон)

Перенос электронов осуществляется пигментными и пигмент-белковыми комплексами, которые являются частью мембранных структур тилакоидов хлоропластов. Обе фотосистемы (ФС I и ФС II), а также комплекс, состоящий из цитохромов Ьб и непосредственно организованы (встроены) в мембраны, в то время как пластохиноны, пластоцианин, ферредоксин являются подвижными переносчиками. Все перечисленные компоненты обеспечивают перенос электронов от воды к НАДФ+ для его восстановления. Показано, что общее время переноса электронов и

появление конечных продуктов световой фазы фотосинтеза (НАДФ.Н и

1 2

АТФ) составляет 10 " - 10 " с и сравнимо со скоростью ферментативных реакций [4].

Энергия, которая не использована на образование таких продуктов, рассеивается в виде тепла или излучается в виде флуоресценции. Уменьшение эффективности запасания энергии света в ходе световых реакций фотосинтеза приводит к наблюдаемому увеличению флуоресценции. При этом считают, что подавляющая часть флуоресценции, которую наблюдают в ходе изучения листьев высших растений или водорослей, образуется в ФС II [4].

При условии восстановленности всех молекул пластохинона на свету, реакционный центр ФС II оказывается неспособным осуществлять перенос электронов в силу электростатического отталкивания. Поэтому энергия электронного возбуждения в основном возвращается в антенный комплекс, что вызывает проявление максимальной флуоресценции. Точно такая же ситуация возникает и после длительного периода темноты, когда центральный фермент цикла Кальвина оказывается в неактивном состоянии и фотосинтетической ассимиляции углерода не происходит. В то же время описываемые события позволяют говорить о возможности работы циклического потока электронов при участии ФС I в таких условиях (ФС I Ъ цитохромы -> ФС I, рис. 1) [1, 2, 4].

«Тушение» (снижение) флуоресценции обеспечивается тем, что перенос электронов по электрон-транспортной цепи (нециклический поток - от воды до НАДФ+) приводит (в соответствии с теорией П. Митчелла) к образованию электрохимического градиента на мембране тилакоида, что определяет возможности для синтеза АТФ в хлоропластах. Избыток энергии, не использованной для создания электрохимического градиента, может быть потрачен на превращение желтых пигментов (напр., виолаксантина - в зеаксантин - в ходе известного виолаксантинового цикла). Такая реакция носит защитный характер против избыточного образования ДрН и дезактивирует не использованные возбуждённые состояния хлорофилла, что отчасти предотвращает образование активных форм кислорода в таких условиях [1, 2, 4].

Таким образом, перенос электронов по электрон-транспортной цепи фотосинтеза обеспечивает создание электрохимического градиента на тилакоидной мембране хлоропластов, используемого на синтез АТФ.

Фотосинтетическое и окислительное фосфорилирование

Описанные события нециклического переноса электронов при фотосинтезе завершаются синтезом НАДФ.Н. Перекачка протонов в люмен, которая происходит параллельно (рис. 1), обеспечивает создание электрохимического градиента, который далее используется для синтеза АТФ. При этом, если в отношении первого вещества картина в настоящее время достаточно ясна, то проблема синтеза АТФ до сих пор оказывается под пристальным вниманием исследователей. Это связано с тем, что механизм его образования все еще вызывает дискуссии.

Переносчики в цепи фотосинтеза расположены в порядке возрастания окислительно-восстановительного потенциала (от +0,81 В для пары Н2О/О2 до -0,32 В для НАДФ.Н) [1]. Переносчики цепи электронов при дыхании, напротив, расположены в порядке убывания окислительно-восстановительного потенциала (от вещества с примерно -0,5 В у дыхательного субстрата до +0,82 В у кислорода воздуха) [5]. При этом места наибольших различий в величинах такого потенциала у соседних переносчиков интерпретировались как участки, где «происходит синтез» молекул АТФ. До сих пор в учебной литературе часто встречаются схемы электрон-транспортных цепей, в которых указаны такие «места синтеза АТФ» (рис. 2).

ФД

г

Цит

ЛДФ I Фн ^ АТФ

Дит [

"-1 Пц

ФС1

Ни

Рис. 2. Упрощенная схема циклического фотофосфорилирования [2]

При этом понятие "пункты сопряжения" (т.е. - участки цепи переноса электронов и запасания энергии в виде АТФ) в кругах исследователей всё же стало менять свой первоначальный смысл, и теперь оно отражает значимость функционирования (энергетический вклад) отдельных комплексов переносчиков электрон-транспортной цепи в создание генерируемого на мембране электрохимического градиента, образуемого за счёт переноса протонов с одной стороны мембраны на другую [1, 3].

С другой стороны, со времени присуждения Нобелевской премии в конце 90-х годов прошлого века за изучение проблемы образования в клетке АТФ и структуры фермента, синтезирующего АТФ (АТФ-синтетазы), поставлена фундаментальная точка в выяснении вопроса о преобразовании электрохимического градиента на мембранной структуре в энергию химической связи АТФ в соответствии с теорией П. Митчелла [б].

Таким образом, всеми учеными признана взаимосвязь двух процессов. Однако, необходимой ясности и полной взаимозависимости между этими взаимообусловленными процессами в научной и учебной литературе, по крайней мере, в используемой терминологии, до сих пор не обнаруживается.

Если в описании взаимодействия работы электрон-транспортной цепи дыхания, которая обеспечивает образование электрохимического потенциала на собственной митохондриальной мембране, и синтеза АТФ картина достаточно ясна и понятна (но не всегда правильно иллюстрируется), то аналогичные процессы, рассматриваемые при изучении фотосинтетического процесса, описываются в несколько запутанной манере.

При рассмотрении фотосинтетического процесса вопрос оказывается более сложным в силу следующих причин. Одной из проблем такого рода являются представления о нециклическом и циклическом (а также -псевдоциклическом) переносах электронов при фотосинтезе. Это обусловливает использование таких понятий как «нециклическое фотофосфорилирование» и «циклическое фотофосфорилирование» (а также фосфорилирование, которое «происходит в результате псевдоциклического переноса электронов») [2]. Акцент делается на участках электрон-транспортной цепи фотосинтеза, где соседние переносчики в наибольшей степени различаются между собой по величине окислительно-восстановительного потенциала. Используемые при этом схемы объединяют процессы, которые не связаны напрямую друг с другом и, более того, пространственно и по времени разобщены. В качестве примера сошлемся на приведенную выше иллюстрацию из учебника (рис. 2).

Как правило, практически НИГДЕ в тексте не акцентируется внимание на том, что в случае осуществления любого вида переноса электронов по электронт-ранспортной цепи должно происходить

образование электрохимического градиента на мембране тилакоида (как «движущей силы» образования АТФ), а вклад того или иного вида переноса электронов в его создание (по количеству синтезируемого АТФ) оценивается как результат отдельных (разных) экспериментов, проведенных в особых условиях.

Всё это создаёт неясную и отчасти запутанную для понимания картину взаимосвязи между процессами работы электрон-транспортной цепи фотосинтеза и образования АТФ в его ходе, которые разделены во времени и пространстве.

Проблемы хемиосмотической теории и их решения

Центральный постулат теории П. Митчелла состоит в том, что как химический (АрН), так и электрический (ЛЕ) компоненты протон-движущей силы генерируются единственным видом ионов - протонами [6]. Несмотря на общепризнанность такого механизма, он не может объяснить наблюдаемую обратную зависимость между отмеченными компонентами.

Итак, исходя из общих положений, протон-движущая сила для синтеза АТФ складывается из двух компонентов: создания градиента рН и электрического градиента на мембране. При этом, как считают, при окислительном фосфорилировании в митохондриях протон-движущая сила, в основном, образуется за счет мембранного потенциала. В хлоропластах, наоборот, мембранный потенциал является не столь существенным, а ведущая роль принадлежит градиенту протонов на мембране тилакоида [5]. Так в хлоропластах АрН на свету составляет около 2,5 при электрическом потенциале около 60 мВ, в то время как в митохондриях разница в величинах рН по обе стороны мембраны составляет только 0,2 единицы при электрическом потенциале около 200 мВ [5, с. 137]. Обратная зависимость между отмеченными компонентами не может быть объяснена в рамках модели переноса исключительно за счет ионов водорода.

Другая сложность в решении проблемы состоит в особенностях строения каналов АТФ-синтетазы, через которые осуществляется перенос протонов из межмембранного пространства в строму или матрикс, в результате чего синтезируются молекулы АТФ. Все это вызвало необходимость дальнейшей экспериментальной работы и развития представлений в данной области науки.

Для решения отмеченных проблем предложен механизм, в котором общие движущие силы синтеза АТФ создаются двумя независимыми источниками энергии, то есть протонами и мембранно-проницаемыми анионами / контркатионами, соответственно [8]. При любом переносе через биологическую мембрану перенос заряженных частиц (ионов) происходит по механизмам симпорта или антипорта, благодаря чему

сохраняется общая электронейтральность сред [7]. При этом в научной и учебной литературе часто рассматривают создание электрохимического градиента исключительно за счет переноса протонов, а именно: разница в их концентрации образует на сторонах мембраны различие в величинах рН, а наличие протонов с одной стороны мембраны и присутствие, например, ОН-групп - на другой, формирует электрическую составляющую градиента [1, 3]. Однако, это не решает указанной выше проблемы из-за значительных различий в величинах химической и электрической составляющих градиента и их обратной взаимозависимости.

По мнению авторов [8] каждый из агентов, т.е. А-/С+ (А- - анион, С+ - катион) и Н+, вносит примерно равный вклад в создание энергетического потенциала для синтеза АТФ. Обе молекулярные движущие силы являются термодинамически необходимыми для последовательных элементарных событий, обеспечивающих перенос через мембранносвязанную часть АТФ-синтетазы (часто обозначаемую как Б0). При этом, как считают авторы, электрическая составляющая, необходимая для работы АТФ-синтетазы, является частью механизма, и ее появление неверно отражено в создании общего энергетического потенциала, постулируемого теорией П. Митчелла [8]. Предполагается, что ни общий градиент концентраций по объемным водным фазам, ни общий электрический потенциал на мембране не способны косвенно влиять на связь двух транспортных систем, которые обнаружены в а- и с-субъединицах АТФ-синтетазы, связанных с мембраной. Только совместное присутствие ионов в своих соответствующих каналах доступа в а- и с-субъединицах на границе а-с водно-липидной поверхности мембраны может влиять на связь между генерацией вращающего момента центральных субъединиц олигомера фермента и синтезом АТФ. При этом общий механизм в целом электронейтрален, и он работает при участии разного числа с-субъединиц в Е0 части олигомера АТФ-синтетазы (от п=8 до п=15) (рис. 3).

Создание градиента на мембране тилакоида описывается схемой, в которой физиологический анион (А-) переносится с помощью ФС I и ФС II из стромы в люмен, а обратно - через а-субъединицы АТФ-синтазы (рис. 3). Эту роль первично приписали моно-аниону малата, хотя экспериментальные данные о его участии в процессе отсутствовали. Возможность функционирования такого симпорта (или антипорта) была постулирована для объяснения механизма синтеза АТФ, что находится в рамках единой теории функционирования сопряженных биоэнергетических систем [7, 9, 10], и поэтому обязательно для всех известных в природе АТФ-аз аналогичных типов (Б-, V-, Р-, А-). При этом расчеты показывают, что при нециклическом потоке электронов в люмен перекачивается 12 протонов и 12 анионов на одну молекулу выделенного кислорода (или на 2 молекулы НАДФ.Н) за счет 8 квантов света (по 4 кванта на каждую из двух

фотосистем). В то же время 14 протонов и 14 анионов на 10 квантов света используется для синтеза 3 молекул АТФ хлоропластным ферментом (АТФ-синтетазой) Сз-растений [8].

щпщ

А- - Н+

Строма

Рис. 3. Сопряжённый (одновременный) перенос протонов и анионов через фотосистемы (ФСI и ФСII), а также через а- и с-субъединицы АТФ-синтетазы (Ъ$- комплекс цитохромов, ¥1 - часть фермента АТФ-синтетазы, на которой происходит синтез АТФ), по [8],

с изменениями

Аналогичные системы переноса могут иметь место и в процессе переноса по электрон-транспортной цепи дыхания, где в качестве аниона может выступать сукцинат, а у микроорганизмов в подобных системах такую роль выполняют неорганические ионы, напр., калия, натрия и др. [8].

Новые экспериментальных данные функционирования митохондрий

Обнаружение конкурентного ингибирования окисления разных субстратов препаратами митохондрий в присутствии различных разобщителей окислительного фосфорилирования позволило сделать вывод о том, что ингибирование может происходить либо за счет торможения поглощения субстрата, вызываемого присутствием разобщителя, либо путем торможения окисления субстрата. Т.е. такое явление ингибирования может происходить за счет химического взаимодействия между анионным субстратом и анионным разобщителем на мембранах крист митохондрий. В результате высокоэнергетическое конформационное состояние альфа-спиралей в структуре субъединиц мембранно-связанной части АТФ-синтетазы будет нарушено [9, 11]. Показано, что анионные разобщители, относящиеся к разным классам, конкурируют с различными анионными субстратами окислительного фосфорилирования, ингибируя либо процесс проникновения, либо окисления субстрата. Такое явление не может быть объяснено в рамках теории П. Митчелла [9-11]. При этом наибольшую активность синтеза АТФ препаратами митохондрий обнаруживали в присутствии такого субстрата, как сукцинат, который оказался наиболее

эффективным анионом для создания электрохимического градиента на мембране митохондрий.

Идентификация ко-транспортируемого аниона для хлоропластов

Исследования, проведенные с использованием тилакоидов листьев шпината, показали, что скорость синтеза АТФ в присутствии малата достигала аналогичных величин, полученных на препаратах митохондрий с использованием сукцината в качестве ко-транспортируемого с протонами аниона. Все другие субстраты, такие как оксалоацетат, бутират и другие, обеспечивали эффективность синтеза АТФ на уровне до 10% от того, который наблюдали в присутствии малата. Неорганические ионы хлора, брома, йода были отвергнуты из-за низких скоростей обеспечения изучаемого процесса. Вследствие этого был сделан вывод о том, что малат является тем анионом, который транспортируется совместно с протонами обеими фотосистемами в ходе световых реакций и возвращается обратно в строму через каналы молекулы АТФ-синтетазы при синтезе АТФ в хлоропластах (рис. 3).

Такая роль малата не кажется удивительной для этого процесса, т.к. достаточно давно известно наличие соответствующих переносчиков дикарбоновых кислот с высоким сродством в мембранах хлоропластов [12]. Более того, обмен дикарбоновых кислот в хлоропластах обеспечивает один из путей переноса восстановительных эквивалентов за пределы хлоропластов, а также метаболизм дикарбоновых кислот в них [13-18]. Обнаруженное участие малата в создании электрохимического градиента на мембране хлоропластов только расширяет представления о значительной роли этого субстрата, которую он играет в различных процессах и метаболизме клетки [19].

При этом решается и проблема непродуктивного возвращения протонов в строму хлоропласта: образующийся в таких условиях избыток малата может быть метаболизирован рядом ферментов с генерацией (восполнением) концентрации протонов в виде (НАД(Ф).Н + Н+) [13-15, 20].

Дополнительные сведения о структуре АТФ-синтетазы

Изучение роли отдельных остатков аминокислот в проявлении активности АТФ-синтетазы (в т.ч. методом направленного мутагенеза) показало, что обнаруженная ранее существенная значимость остатков Арг-210 а-субъединицы и Асп-61 с-субъединицы для проявления активности фермента не находила объяснений. Рассмотрение особенностей пространственной структуры и различных стадий конформационного цикла молекулы АТФ-синтетазы в ходе реакции позволили сделать вывод о том, что указанные аминокислотные остатки участвуют в создании близко расположенных друг к другу, но, всё же, разных каналов для переноса различных зарядов в ходе реакции синтеза АТФ. Поэтому АТФ-

синтетазу можно рассматривать как ко-транспортер протона и аниона, что обеспечивает в целом электронейтральный механизм процесса переноса.

Косвенным доказательством такого взгляда являются данные о консервативности аминокислотной последовательности участка а-субъединицы АТФ-синтетазы, выделенной из различных источников: одноклеточных (E. coli, S. cerevisiae), растений, животных и человека. В положении 210 всегда содержится аргинин, в положении 211 - лейцин, а в положении 214 - аспарагин. Активные группы этих аминокислот в силу особенностей химического строения могут обеспечивать связывание и перенос дикарбоновой кислоты. Консервативное положение ряда остатков серина и треонина в близлежащих участках даёт дополнительные возможности для связывания и переноса дикарбоновых кислот через канал, образуемый а-субъединицами фермента.

Перенос протонов в строму осуществляется по другому (близко расположенному) каналу, где ключевая роль отведена аминокислотным остаткам глутаминовой или аспарагиновой кислоты в 61 положении аминокислотной последовательности с-субъединицы АТФ-синтетазы [8].

При рассмотрении процесса синтеза АТФ у бактерий также возникает ряд вопросов, которые не могут быть решены в рамках теории П. Митчелла. По-видимому, у них также должен работать аналогичный механизм совместного переноса протона и другого иона (органического вещества) [8]. Однако, для утверждения этой точки зрения необходимы соответствующие экспериментальные доказательства.

Соотношение P/2e

В ходе рассмотрения описанных процессов часто затрагивается вопрос о количественной стороне, касающейся вопроса о том, сколько электронов (или связанных в виде воды атомов кислорода) необходимо для синтеза одной молекулы АТФ. Таким образом проводится оценка эффективности процесса использования энергии, переносимой по электрон-транспортной цепи, для синтеза АТФ [2, 3]. Предлагаемая модель [8] вполне укладывается в известные количественные рамки этого процесса. Например, при рассмотрении процесса дыхания для НАДН-зависимых субстратов расчетное отношение Р/2е равно 3,75, а для сукцината - 2,25. Экспериментальные данные - примерно на треть ниже. Аналогичную картину расчетов авторы приводят и для процесса фотосинтеза. При этом они подчеркивают сложность решения такой задачи, которая требует специального подхода к оценке в конкретных условиях среды (эксперимента).

Таким образом, новые экспериментальные данные позволяют по-новому взглянуть на известную теорию хемиосмотической теории и предлагают достаточные обоснования для уточнения сил, участвующих в

создании электрохимического градиента на биологической мембране за счет работы электрон-транспортных систем, что, в конечном счете, обеспечивает механизм синтеза важнейшего макроэргического соединения, которым является АТФ. При этом важно подчеркнуть необходимость использования адекватного описания рассмотренных процессов в ходе изложения такого материала в учебных курсах.

Список литературы

1. Физиология растений / Н.Д. Алехина и др.; Под ред. И.П. Ермакова. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 640 с.

2. Юрин В.М. Физиология растений: учебное пособие. Минск: БГУ, 2010. 455 с.

3. Биохимия: учебник / под ред. Е.С. Северина. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. 768 с.

4. Рубин А.Б. Биофизика фотосинтеза и методы экологического мониторинга // Технологии живых систем. 2005. № 1-2. С. 425-453.

5. Хелдт Г.-В. Биохимия растений. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 471 с.

6. Mitchell P. Chemiosmotic coupling in oxidative and photosynthetic phosphorylation // Biol. Rev. 1966. V. 41. P. 445-502.

7. Jain S., Murugavel R., Hansen L.D. ATP synthase and the torsional mechanism: Resolving a 50-year-old mystery // Curr. Sci. 2004. V. 87. P. 16-19.

8. Nath S., Villadsen J. Oxidative Phosphorylation Revisited // Biotechnology and Bioengineering. 2015. V. 112. No. 3. P. 429-437.

9. Nath S. The torsional mechanism of energy transduction and ATP synthesis as a breakthrough in our understanding of the mechanistic, kinetic and thermodynamic details // Thermochim. Acta. 2004. V. 422. P. 5-17.

10. Nath S. The new unified theory of ATP synthesis/hydrolysis and muscle contraction, its manifold fundamental consequences and mechanistic implications and its applications in health and disease // Int. J. Mol. Sci. 2008. V. 9. P. 1784-1840.

11. Nath S. Beyond the chemiosmotic theory: Analysis of key fundamental aspects of energy coupling in oxidative phosphorylation in the light of a torsional mechanism of energy transduction and ATP synthesis - Invited review part 1 // J. Bioenerg. Biomembr. 2010. V. 42. P. 293-300.

12. Эдвардс Дж., Уокер Д. Фотосинтез С3- и С4-растений: механизмы и регуляция. М.: Мир, 1986. 590 с.

13. Абдуллаев А., Горенкова Л.Г., Иванищев В.В. О распределении некоторых ферментов метаболизма С4-кислот в хлоропластах ржи // Физиология растений. 1989. Т. 36. № 4. С. 665-668.

14. Изучение ферментов синтеза С4-кислот в хлоропластах С3-рас-тений / Абдуллаев А., Горенкова Л.Г., Абдурахманова З.Н., Иванищев В.В. // Тез.докл. 2 съезда Всес. общ-ва физиологов растений. М., 1992. С. 121.

15. Иванищев В.В., Курганов Б.И. Выделение и кинетические свойства NAD-зависимой малатдегидрогеназы из хлоропластов листьев хлопчатника // Биохимия. 1993. Т. 58. № 4. С. 606-612.

16. Иванищев В.В. Выделение и некоторые свойства высоко-очищенной оксалоацетатдекарбоксилазы из хлоропластов подсолнечника // Физиология растений, 1992, т. 39, № 4, с. 760-768.

17. Иванищев В.В., Курганов Б.И. Неферментативное и ферментативное декарбоксилирование оксалоацетата // Биохимия. 1992. Т. 57. № 4. С. 495-503.

18. Иванищев В.В. Биологическое значение метаболизма оксалоацетата в хлоропластах С3- растений // Физиология растений. 1997. Т. 44. № 3. С. 462-470.

19. Иванищев В.В., Курганов Б.И. Ферменты метаболизма малата: характеристика, регуляция активности и биологическая роль // Биохимия. 1992. Т. 57. № 5. С. 653-662.

20. Иванищев В.В., Курганов Б.И. Исследование свойств оксалоацетатдекарбоксилазы из хлоропластов листьев подсолнечника // Биохимия. 1993. Т. 58. № 2. С. 250-254.

Иванищев Виктор Васильевич, д-р биол. наук, старший научный сотрудник, зав. кафедрой, avdey_VV@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого

BIOENERGY ISSUES IN THE LIGHT OF NEW IDEAS IN BIOLOGY

V.V. Ivanishchev

The chemosmotic theory of P. Mitchell, postulated in the 60s of the last century, explains the relationship between the transport of protons across the biological membrane (via an electron transport chain) and the synthesis of ATP with the participation of ATP synthetase. In this case, the inverse relationship between the magnitude of the proton gradient and the electrical component indicates the independence of these components in the formation of an electrochemical gradient. The participation of dicarboxylic acids in the creation of such a gradient is discussed in the light of new experimental data.

Key words: chemiosmotic theory, proton transfer, phosphorylation, respiration, photosynthesis.

Ivanishchev Viktor Vasiljevich, Doctor of Biology, Senior Researcher, Head of the Department, avdey_VV@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University