Задание №3. Белок-термогенин позволяет протонам (H⁺) возвращаться в матрикс митохондрий, минуя АТФ-синтазу. Как это протонное «короткое замыкание» повлияет на выход АТФ при окислении питательных веществ? Дайте подробное объяснение. Какое преимущество дает увеличение количества термогенина в митохондриях мышей в условиях холода? Объясните связь между работой этого белка и терморегуляцией.

Протоны обычно возвращаются в матрикс митохондрий через АТФ-синтазу. Энергия их электрохимического градиента при этом используется для синтеза АТФ. Термогенин (UCP1) создаёт альтернативный путь для протонов: они проходят через внутреннюю мембрану, минуя АТФ-синтазу.

1. При таком разобщении окисления и фосфорилирования часть энергии градиента не запасается в АТФ.
2. Поэтому выход АТФ на единицу окисленного питательного вещества уменьшается.
3. Энергия рассеивается в виде тепла. Окисление веществ может продолжаться, но становится менее эффективно сопряжённым с синтезом АТФ.

В холоде увеличение количества термогенина усиливает несократительный термогенез: митохондрии бурой жировой ткани производят больше тепла. Это помогает мышам поддерживать температуру тела. Цена такого механизма — меньшая выработка АТФ на единицу окисленного субстрата и повышенный расход питательных веществ.

Ответ: термогенин снижает выход АТФ, перенаправляя энергию протонного градиента на образование тепла; усиление его работы помогает согревать организм в условиях холода.