Syntaza ATP
Syntaza ATP (EC 7.1.2.2) to enzym, który katalizuje syntezę ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego (Pi). Proces ten wykorzystuje energię z gradientu elektrochemicznego protonów, który napędza ruch protonów przez błonę, przekształcając tę energię w wiązania chemiczne ATP. Reakcja syntezy ATP przedstawia się następująco:
ADP + Pi + 3H+out ⇌ ATP + H2O + 3H+in
Syntaza ATP występuje w wewnętrznej błonie mitochondriów, błonach tylakoidów chloroplastów oraz w błonach komórkowych organizmów prokariotycznych. Enzym ten odgrywa kluczową rolę w procesach uzyskiwania energii, takich jak fosforylacja oksydacyjna oraz fosforylacja fotosyntetyczna.
Oligomycyna, antybiotyk, jest stosowany jako inhibitor syntazy ATP w badaniach biologicznych.
Rola fizjologiczna
Wewnątrz błony mitochondrialnej, NADH jest utleniane do NAD+, a uwolnione elektrony napędzają łańcuch oddechowy, co prowadzi do przeniesienia protonów przez błonę. W chloroplastach protony są przenoszone z stromy do wnętrza tylakoidu dzięki energii z absorpcji światła.
ATP jest syntetyzowane z ADP i Pi w wyniku działania syntazy ATP. Rotacja segmentu enzymu umożliwia jego syntezę, a gradient elektrochemiczny protonów dostarcza niezbędną energię.
Budowa enzymu
Istnieją trzy główne kompleksy syntazy ATP:
- Syntaza ATP mitochondrialna (FoF1 lub MFoF1)
- Syntaza ATP chloroplastowa (CFoF1)
- Syntaza ATP prokariotyczna
Wszystkie te syntazy należą do grupy F-ATPaz i mają podobną budowę, składając się z dwóch domen: Fo (białko wewnątrzbłonowe tworzące kanał jonowy dla H+) oraz F1 (właściwa syntaza o kulistej strukturze).
Ewolucja
Uważa się, że ewolucja syntazy ATP zachodziła modułowo, łącząc dwie domeny o różnych funkcjach. Domena F1 jest podobna do heksamerycznej helikazy DNA, a Fo do kompleksów motorów molekularnych. Oba enzymy wykorzystują obracające się struktury do wykonywania swoich funkcji, jednak ich budowa i liczba polipeptydów różni się.
Modułowa teoria sugeruje, że połączenie domeny F1 i Fo mogło prowadzić do powstania syntazy ATP, która dziś pełni kluczową rolę w procesach energetycznych organizmów.
