19.11: АТФ-синтаза: структура

ATP Synthase: Structure
JoVE Core
Cell Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Cell Biology
ATP Synthase: Structure
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

12,235 Views

01:18 min
April 30, 2023

Overview

АТФ-синтаза или АТФаза является одним из наиболее консервативных белков, обнаруженных в бактериях, млекопитающих и растениях. Этот фермент может катализировать прямую реакцию в ответ на электрохимический градиент, производя АТФ из АДФ и неорганического фосфата. АТФ-синтаза также может работать в обратном направлении путем гидролиза АТФ и создания электрохимического градиента. Различные формы АТФ-синтаз развили особые свойства для удовлетворения специфических потребностей клетки. Исходя из их специфических особенностей, АТФ-синтазы классифицируются как F (фактор фосфорилирования), V (вакуоль), A (археи), P (протоны) или E (внеклеточные). АТФ-синтаза млекопитающих также известна как комплекс пять комплексов дыхательной цепи во внутренней митохондриальной мембране.

Было подсчитано, что средний взрослый организм производит 40 кг АТФ каждый день. Поэтому синтез АТФ является одним из самых важных и частых процессов, происходящих в организме.

Любая мутация или дефекты фермента АТФ-синтазы могут привести к смертельным заболеваниям. Мутация в одной или нескольких субъединицах АТФ-синтазы может ингибировать их сборку в функциональный фермент. Следовательно, это может привести к врожденным дефектам, таким как кардиомиопатия, гепатомегалия и лактоацидоз, вызывающие смерть новорожденного. Кроме того, мутация в α субъединице была связана с несколькими патологиями, включая пигментный ретинит, невропатию, семейный двусторонний некроз полосатого тела и один тип синдрома Ли, который представляет собой нервно-мышечное расстройство у детей младшего возраста. Кроме того, сниженная экспрессия β субъединицы и накопление α субъединицы в цитозоле могут вызвать болезнь Альцгеймера.

Transcript

АТФ-синтаза представляет собой мембраносвязанный биологический наномотор, в первую очередь известный тем, что превращает АДФ и неорганический фосфат в АТФ.

Этот фермент питается электрохимическим градиентом, создаваемым протонами, неравномерно распределенными по мембране.

Протоны снижают свой электрохимический градиент и активируют два функциональных домена АТФ-синтазы: F0-субкомплекс и F1-субкомплекс.

F0 представляет собой трансмембранный компонент с субъединицами, которые взаимодействуют непосредственно с протонами.

Во-первых, статор-субъединица позволяет протонам проникать через свои каналы и присоединяться к сайту связывания на другой субъединице, называемой ротором.

Связывание поступающих протонов приводит к вращению ротора. Когда протоны совершают полный оборот на 360 градусов, они диссоциируют с ротором и покидают мембрану через другой канал статора.

Эти динамические движения в АТФ-синтазе стабилизируются периферическим стеблем, который устанавливает жесткую связь между субкомплексами F0 и F1.

Key Terms and definitions​

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for