ATP sintazė

ATP sintazė katalizuoja ATP sintezę. Tai yra hidrofobinių ir hidrofilinių komponentų kompleksas.

Kas yra ATP sintazė?

ATP sintazė yra transmembraninis baltymas, veikiantis ir kaip protonų pompa, ir kaip ATP sintezės fermentas. Kaip protonų siurblys, jis naudoja ATP energijai gaminti, o energiją naudoja ATP.

Fermentą sudaro nuo 8 iki 20 subvienetų, kurie grupuojasi kartu, sudarydami du kompleksus. Vienas kompleksas netirpsta vandenyje ir yra membranoje. Šis kompleksas perkelia protonus į aukštesnį energijos lygį sunaudodamas ATP. Vandenyje tirpi fermento dalis, esanti vidiniame membranos krašte, katalizuoja ATP sintezę iš ADP, naudodama protono gradientą. Vandenyje netirpi dalis vadinama kompleksu Fo, o vandenyje tirpi dalis - kompleksu F1.

Dėl dviejų subvienetų vardas taip pat naudojamas ATP sintazei FoF1-ATPazė Taikymas. Joks kitas fermentas, sintetinantis ATP, dar nebuvo pripažintas. Tam yra daug vadinamųjų ATP bazių, tačiau visos jos naudoja tik ATP. ATP sintazė yra vienintelis fermentas, kuris gali tiek vartoti, tiek sintetinti ATP.

Funkcija ir užduotis

ATP sintazė vaidina pagrindinį vaidmenį energijos apykaitoje. Visi energiją vartojantys medžiagų apykaitos procesai priklauso nuo ATP energijos kaupimo funkcijos. Dėl daugybės medžiagų apykaitos procesų žmogaus organizme kasdien sintetinami 80 kilogramų ATP ir nedelsiant vėl suskaidomi.

ATP susidaro iš ADP kaupiantis fosfato liekanoms, kartu sugeriant energiją. Taip sukuriama įtampa įkrauta molekulė, kuri norėtų greitai išlaisvinti savo energiją išleisdama fosfato likučius. Tačiau jei ATP nelaikytų tarpinio energijos, daugiau metabolinių procesų neįvyktų.

ATP paprastai yra gyvuose organizmuose. Tai taikoma augalams, grybeliams ir bakterijoms, taip pat žmonėms ir gyvūnams. Tačiau visuose organizmuose ATP sintazė taip pat užtikrina ATP susidarymą. Ilgą laiką energijos perdavimo mechanizmas nebuvo aiškus. Dauguma mokslininkų padarė prielaidą, kad energija gaunama iš didelės energijos turinčių tarpinių junginių ir yra perduodama į ATP. Britų chemikas Peteris D. Mitchellas pirmasis postuliavo, kad ATP energija gaunama iš protonų gradiento (PH gradiento), kur pagrindinį vaidmenį vaidina ATP sintazė. Ši tezė vėliau buvo patvirtinta.

Remiantis tyrėjų išvadomis, ATP sintezė vyksta vandenyje tirpioje fermento dalyje. Jei protonas yra suskaidomas vandenyje netirpioje fermento dalyje, esančioje membranoje, jonų sąveika gali stabilizuoti neigiamą krūvį, susidarantį skaidymo metu. Norėdami tai padaryti, molekulė turi šiek tiek susisukti ir sukurti įtampą. Dabar ATP sintazė kaupė energiją. Kai neigiamas krūvis protonuojamas, molekulė užfiksuoja atgal kaip įtempta spyruoklė ir sukamąjį judesį perduoda į išorinę vandenyje tirpią fermento dalį. Čia energijos perdavimas vyksta per fosfato likučius iš ADP, sukuriant ATP. ATP, savo ruožtu, yra daug energijos turinti molekulė, pasižyminti didele mechanine įtampa, kuri vėl išskiria savo energiją, išskirdama fosfato liekanas.

ATP sintazė yra neatsiejama kvėpavimo grandinės dalis ir didele dalimi vyksta mitochondrijose. Su ATP sintaze buvo atrastas vienintelis ATP stiprinantis fermentas. Be ATP visi energetiniai procesai organizme sustotų. Atradus ATP sintazę, galutinai paaiškėjo klaidingai suprastas NADH oksidacijos ir ATP sintezės ryšys.

Savo vaistus galite rasti čia

Ligos ir negalavimai

Ryšium su ATP sintaze, taip pat gali atsirasti ligų, kurios dažniausiai pasireiškia kaip kvėpavimo grandinės sutrikimai. Energija gaminama organizme mitochondrijose. Ten citrinos rūgšties ciklo metu nuolat skaidomi junginiai, turintys daug energijos, tokie kaip riebiosios rūgštys ar gliukozė. Kaip egzistenciškai svarbi trumpalaikė energijos atsarga, ATP turi būti nuolat formuojama.

Jei sutrinka ATP sintezė, gali išsiskirti nepakankamai energijos. Atsiranda tokie simptomai kaip didelis silpnumas ir nuovargis. Visada pažeidžiami raumenys ir nervų sistema. Kadangi energetiniai procesai vyksta mitochondrijose, šios ligos taip pat žinomos kaip mitochondriopatijos.

Šiems sutrikimams būdingi mitochondrijų veikimo sutrikimai ar pažeidimai. Tačiau mitochondrijų ligų priežastys yra įvairios. Yra paveldimos ir įgytos ligos formos. Paveldimų mitochondriopatijų metu fermentų mutacijos yra kvėpavimo grandinėje. Paveldimo sutrikimo atveju tiek mitochondrijų DNR, tiek DNR iš ląstelės branduolio gali būti pakeisti mutacijomis. Žinoma, iš daugelio kvėpavimo grandinės fermentų ATP sintazę taip pat gali mutuoti.

Jei fermento veikla visiškai nutrūktų, organizmas nebūtų gyvybingas. Dėl ribotos funkcijos jis gali būti klasifikuojamas didelėje mitochondrijų ligų grupėje. Skirtingos mitochondrijų ligos formos lemia skirtingus simptomų modelius. Tačiau jie visi turi bendrų neuromuskulinių sutrikimų. Tai reiškia, kad nervų sistemą ir raumenis visada veikia mažas energijos tiekimas. Dažnai sutrinka širdies ir kraujagyslių sistema bei inkstai.

Nutrūkus energijos tiekimui, dauguma ligų greitai progresuoja. Tačiau priežastinio gydymo nėra, nes tai genetinė liga. Svarbu padidinti energijos tiekimą angliavandenių ir riebalų pavidalu ir apriboti energijos vartojimą.