Разобщители окисления и фосфорилирования

При определённых условиях протоны могут возвращаться в матрикс без синтеза АТФ. Этот процесс известен как утечка электронов или митохондриальное разобщение и связано с диффузией протонов в матрикс.

Процесс осуществляется с помощью каналов, образованных белком термогенином или (thermogenin или UCP1), составляющий у новорожденных до 15% от всех белков митохондрий. Термогенин небольшой белок (33 kDa) открыт в 1973 году. Вначале был найден в бурой жировой ткани и был ответственен за термогенез без дрожания. Наибольшее количество бурой жировой ткани имеют новорожденные, его количество значительно падает с возрастом.

При охлаждении организма бурые адипоциты получают сигналы по симпатическим нервам, и в них активируется расщепление жира – липолиз. Окисление жиров приводит к получению большого количества НАДН и ФАДН₂, активизации работы дыхательной цепи и возрастанию электрохимического градиента. Благодаря термогенину большая часть энергии ионов водорода рассеивается в виде тепла, подогревая протекающую через ткань кровь и обеспечивая поддержание температуры тела при охлаждении.

Вещества, которые снижают величину электрохимического градиента, приводя к увеличению объёма электронов движущихся по ферментам дыхательной цепи, уменьшению синтеза АТФ и возрастанию катаболизма - называются разобщители. Они разобщают (разъединяют) процессы окисления и фосфорилирования внутренней мембраны митохондрий. К разобщителям в первую очередь относят "протонофоры" – вещества переносящие ионы водорода. При этом одновременно уменьшаются оба компонента электрохимического градиента – электрический и химический, и энергия градиента рассеивается в виде тепла. Следствием эффекта протонофоров является возрастание катаболизма жиров и углеводов в клетке и во всем организме.

Классическим протонофором является динитрофенол, жирорастворимое соединение, присоединяющие ионы водорода на внешней поверхности внутренней митохондриальной мембраны и отдающие их на внутренней поверхности. Белок термогенинявляется физиологическим протонофором.

Кроме динитрофенола и термогенина протонофорами, к примеру, являются салицилаты, жирные кислоты и трийодтиронин.