19.8
Die ATP-Synthase ist eine molekulare Maschine, bei der die Bewegung der Protonen die Rotation des zentralen Stängels oder der γ-Untereinheit antreibt.
Diese rotierende γ-Untereinheit durchläuft einen hexamerisch-kugelförmigen Kopf, der aus drei α-β Untereinheitenpaaren besteht.
Jede β Untereinheit verfügt über eine katalytische Stelle, die drei Konformationszustände erreichen kann: offen, locker und fest, die sich jeweils in ihrer Affinität zu den Substraten und dem Produkt unterscheiden.
Der katalytische Zyklus für die ATP-Synthese beginnt mit dem offenen Zustand einer β Untereinheit. Die Substrate - ADP und anorganisches Phosphat - können dann in die katalytische Stelle gelangen.
Wenn sich die γ-Untereinheit um 120 Grad dreht, verwandelt sie die katalytische Stelle in einen lockeren Zustand. Dadurch können Substrate schwach an die katalytische Stelle binden.
Wenn sich die γ-Untereinheit um weitere 120 Grad dreht, wechselt die katalytische Stelle in den straffen Zustand. Dies führt dazu, dass die Substrate fest an die katalytische Stelle binden und spontan zu einem fest gebundenen ATP kondensieren.
Bei der nächsten Drehung um γ Untereinheiten schaltet die katalytische Stelle wieder in den offenen Zustand, wo sie die Affinität zu ATP verliert und es dadurch freisetzt.
Insgesamt setzt sich der Prozess mit dem protoneninduzierten Drehen des Rotors und des zentralen Stiels fort, gefolgt von den Konformationsänderungen im Kugelkopf, die den Eintritt von ADP und anorganischem Phosphat und die anschließende Bildung von ATP ermöglichen.
Bei Tieren ist die mitochondriale F1F0-ATP-Synthase das Schlüsselprotein, das ATP-Moleküle über einen komplexen katalytischen Mechanismus synthetisier…
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