ATP sintaza

ATP sintaza catalizează sinteza ATP. Este un complex de componente hidrofobe și hidrofile.

Ce este ATP Synthase?

ATP sintaza este o proteină transmembranară care acționează atât ca pompă de protoni cât și ca enzimă pentru sinteza ATP. Ca pompă de protoni, utilizează ATP pentru a produce energie, în timp ce utilizează energie pentru a construi ATP.

Enzima este formată din 8 până la 20 de subunități care se grupează pentru a forma două complexe. Un complex este insolubil în apă și se află în membrană. Acest complex transportă protonii la niveluri de energie mai mari în timp ce consumă ATP. Partea solubilă în apă a enzimei de pe marginea interioară a membranei catalizează sinteza ATP din ADP folosind gradientul de protoni. Partea insolubilă în apă se numește complex Fo și partea solubilă în apă se numește complex F1.

Datorită celor două subunități ale sale, numele este utilizat și pentru sintaza ATP FoF1-ATPazei Aplicație. Nici o altă enzimă care sintetizează ATP nu a fost încă recunoscută. Există multe așa-numite ATPaze pentru acest lucru, dar toate folosesc doar ATP. ATP sintaza este singura enzimă care poate consuma și sintetiza ATP.

Funcție și sarcină

Sintaza ATP joacă un rol cheie în metabolismul energetic. Toate procesele metabolice consumatoare de energie depind de funcția de stocare a energiei ATP. Datorită numărului mare de procese metabolice, 80 de kilograme de ATP sunt sintetizate în corpul uman în fiecare zi și imediat descompuse din nou.

ATP este acumulat din ADP prin acumularea unui reziduu de fosfat în timp ce absoarbe energie. Aceasta creează o moleculă încărcată în tensiune, care ar dori să-și renunțe rapid la energie, eliberând reziduurile de fosfat. Cu toate acestea, dacă nu există stocare intermediară de energie de către ATP, nu ar mai avea loc procese metabolice.

ATP este universal prezent în organismele vii. Aceasta se aplică plantelor, ciupercilor și bacteriilor, precum și oamenilor și animalelor. Cu toate acestea, în toate organismele, ATP sintaza asigură, de asemenea, formarea de ATP. Multă vreme mecanismul transferului de energie nu era clar. Majoritatea oamenilor de știință au presupus că energia provine din compuși intermediari cu energie mare și este transferată la ATP. Chimistul britanic Peter D. Mitchell a fost primul care a postulat că ATP își primește energia din gradientul de protoni (gradient PH), cu sintasa ATP jucând un rol major. Această teză a fost confirmată ulterior.

Conform descoperirilor cercetătorilor, sinteza ATP are loc pe partea solubilă în apă a enzimei. Dacă un proton este divizat în partea insolubilă în apă a enzimei din membrană, sarcina negativă creată în timpul divizării poate fi stabilizată printr-o interacțiune ionică. Pentru a face acest lucru, molecula trebuie să se răsucească puțin și să crească tensiunea. Sintaza ATP a acum stocat energie. Când sarcina negativă este protonată, molecula se fixează înapoi ca un arc tensionat și transferă mișcarea rotativă către partea solubilă în apă a enzimei exterioare. Acolo transferul de energie are loc prin absorbția unui reziduu de fosfat din ADP, prin care se creează ATP. La rândul său, ATP este o moleculă bogată în energie, cu o tensiune mecanică ridicată, care își eliberează energia prin eliberarea unui reziduu de fosfat.

ATP sintaza este o parte intrinsecă a lanțului respirator și apare într-o mare măsură în mitocondrii. Cu ATP sintaza a fost descoperită singura enzimă care construiește ATP. Fără ATP, toate procesele energetice din organism s-ar opri. Odată cu descoperirea ATP sintazei, conexiunea neînțeleasă dintre oxidarea NADH și sinteza ATP a fost în cele din urmă curățată.

Vă puteți găsi medicamentul aici

Boli și afecțiuni

În legătură cu ATP sintaza, pot apărea și boli, care se manifestă în principal ca tulburări în lanțul respirator. Producția de energie în organism are loc în mitocondrii. Acolo, compușii cu un conținut ridicat de energie, cum ar fi acizii grași sau glucoza, sunt descompuse în mod constant prin ciclul acidului citric. Ca un depozit de energie pe termen scurt existențial important, ATP trebuie format constant.

Dacă sinteza ATP este perturbată, nu se poate elibera suficientă energie. Apar simptome precum slăbiciune masivă și oboseală. Mușchii și sistemul nervos sunt întotdeauna afectate. Deoarece procesele energetice au loc în mitocondrii, aceste boli sunt cunoscute și sub denumirea de mitocondriopatii.

Defecțiunile sau deteriorarea mitocondriilor sunt caracteristice acestor tulburări. Cu toate acestea, cauzele bolilor mitocondriale sunt diverse. Există forme ale bolii moștenite și dobândite. În bolile mitocondriale moștenite, mutațiile enzimelor sunt prezente în lanțul respirator. În cazul unei afecțiuni moștenite, atât ADN-ul mitocondrial, cât și ADN-ul din nucleul celular pot fi modificate prin mutații. Desigur, printre numeroasele enzime din lanțul respirator, ATP sintaza poate fi, de asemenea, supusă unei mutații.

Dacă enzima nu a reușit complet, organismul nu ar fi viabil. Cu funcția sa limitată, poate fi clasificat în grupul mare de boli mitocondriale. Diferitele forme de boală mitocondrială duc la modele diferite de simptome. Cu toate acestea, toate au tulburări neuromusculare în comun. Aceasta înseamnă că sistemul nervos și mușchii sunt întotdeauna afectați de consumul redus de energie. Sistemul cardiovascular și rinichii sunt adesea afectate.

Deoarece alimentarea cu energie este întreruptă, majoritatea bolilor progresează rapid. Cu toate acestea, nu există terapii cauzale, deoarece aceasta este o boală genetică. Este importantă creșterea aportului de energie sub formă de carbohidrați și grăsimi, precum și limitarea consumului de energie.