Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.6: АТФ-синтаза

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    5487

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    АТФ-синтаза - це величезний молекулярний комплекс (> 500 000 дальтонів), вбудований у внутрішню мембрану мітохондрій. Його функція полягає в перетворенні енергії протонів (H +), що рухаються вниз по їх градієнту концентрації, в синтез АТФ. 3 - 4 протонів, що рухаються через цю машину, достатньо для перетворення молекули АДФ і P i (неорганічного фосфату) в молекулу АТФ. Один комплекс АТФ-синтази може генерувати >100 молекул АТФ кожну секунду.

    альт
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): АТФ-синтаза

    АТФ-синтазу можна розділити на 2 частини:

    • F o - частина, закладена у внутрішню мембрану мітохондрій
    • F 1 -АТФаза — частина, що проектується в матрикс мітохондріона

    Ось чому інтактну АТФ-синтазу ще називають F o F 1 -АТФазою.

    Коли F 1 -АТФаза виділяється in vitro, вона каталізує гідроліз АТФ до АДФ і P i (саме тому її називають F 1 -АТФазою). Поки це робиться, центральна частина F o, прикріплена до стебла, швидко обертається проти годинникової стрілки (як видно зверху).

    У інтактному мітохондріоні протони, що накопичилися в міжмембранному просторі, входять в комплекс F o і виходять з нього в матрикс. Енергія, яку вони віддають, рухаючись вниз, їх градієнт концентрації обертається F o і його стебло (при ~ 6000 об/хв) за годинниковою стрілкою. Оскільки він робить це, він викликає повторювані конформаційні зміни в білках голови, які дозволяють їм перетворювати ADP і P i в АТФ. (На малюнку два з трьох димерів, що складають білки голови, були відтягнуті, щоб виявити стебло, вставлене в їх центр.)

    В обох цих випадках машина перетворює хімічну енергію від гідролізу АТФ у випадку in vitro і потік протонів вниз їх градієнт концентрації в інтактному мітохондріоні в механічну енергію - поворот двигуна. Але це чудове пристосування можна змусити робити зворотне, перетворюючи механічну енергію (поворот двигуна) в хімічну енергію.

    Групі японських вчених, зацікавлених наномашинами, вдалося прикріпити магнітні кульки до стебел F 1 -АТФази, виділеної in vitro. Потім за допомогою обертового магнітного поля вони змогли змусити стебла обертатися. При обертанні за годинниковою стрілкою F 1 -АТФаза синтезувала АТФ з АДФ і P i в навколишньому середовищі — зі швидкістю близько 5 молекул в секунду! (При обертанні стебел в напрямку проти годинникової стрілки, або не обертаючи їх взагалі, АТФ гідролізували в АДФ і P i.)

    Їх досягнення було повідомлено в Itoh, H., et al., Природа, 29 січня 2004.

    Дописувачі та атрибуція