ATPaza

ATPaza este o clasă de enzime care catalizează o reacție specifică grație energiei obținute din hidroliza ATP în ADP și P. Activitatea ATPazei este prezentă în toate organismele vii cunoscute până în prezent.

Adesea aceste enzime sunt proteine membranare integrale (traversează foaia dublă de fosfolipidă a membranei plasmatice pe toată grosimea ei) și mută un solut peste membrană. Aceste enzime specifice sunt cunoscute sub numele de ATPaza transmembranară.

Printre ATPazele de interes biologic major se numără miozina musculară , gazoza ADN și ATPazele transmembranare menționate anterior.

Funcții

Funcționarea unei pompe ATPază sodiu-potasiu

ATPazele transmembranare sunt capabile să faciliteze intrarea în celulă a metaboliților necesari și să elimine toxinele și deșeurile care pot deteriora procesele celulare. Un exemplu important este pompa ATPază sodiu-potasiu , care menține echilibrul transmembranar al ionilor de sodiu și potasiu . Un alt exemplu este hidrogen-potasiu ATPaza , care pompează protoni în lumenul stomacului, menținându-și pH-ul acid .

Mecanism

Cuplarea dintre hidroliza ATP și transportul substanțelor dizolvate poate fi aproape asemănată cu o reacție chimică cu un număr fix de substanțe dizolvate pentru fiecare ATP hidrolizat. De exemplu, pentru pompa de sodiu-potasiu, pentru fiecare 3 ioni Na ⁺ care ies din celulă, intră doi K ⁺ și se hidrolizează o moleculă de ATP.

ATPazele valorifică la maximum energia potențială conținută în ATP, transformându-l în lucru mecanic : de fapt transportă substanțele dizolvate în direcția opusă celei favorizate termodinamic (adică din partea membranei unde sunt la o concentrație mai mică spre că acolo unde este mai mare). Acest proces se numește transport activ . Acest fenomen este evident, de exemplu, în ATPaza cu hidrogen-potasiu, care acidifică pH-ul deja foarte acid al peretelui intern al stomacului și crește basicitatea citoplasmei celulelor luminale.

ATPaza sodiu - potasiu

Este un vector fundamental de proteine de transport activ în economia energetică a celulei animale. Ionul de sodiu (Na +) din spațiul extracelular este ca apa din bazin în spatele unui baraj mare. Gradientul de concentrație și fiind ionii încărcați, gradientul ionic (numit și electrochimic) de pe cele două laturi ale membranei celulare poate fi utilizat pentru trecerea altor molecule. În celulă, concentrația de Na + este foarte scăzută în comparație cu concentrația din afara celulei. Caz opus pentru K + (concentrație mare în interiorul celulei, scăzută în exterior). Mai mult, membrana citosolică este încărcată negativ în raport cu exteriorul membranei extra celulare, astfel încât se creează un gradient de potențial. Aici cei 2 gradienți (concentrație și tensiune) sunt cuplați și există efectul „baraj”. ATP declanșează legarea Na + la locul de legare al proteinei purtătoare pe partea citosolică și fosforilarea sau crearea unei legături fosfat de mare energie (ATP = ADP + P) cu trecerea consecutivă a Na + (proteina schimbă conformația ) din celulă. În schimbarea formei după eliberarea Na +, proteina își expune locul de legare pentru a se atașa la K +; prin defosforilare, proteina își schimbă forma și își deschide situl către interiorul citosolului astfel încât să permită K + să intre în spațiul celular și din nou, ciclic, la Na + să se lege. Se pare că există 3 situsuri de legare la Na + și 2 situsuri K + (intră 2 ioni de potasiu pentru fiecare ieșire de 3 ioni de sodiu).

ATPaza hidrogen - potasiu

Același subiect în detaliu: Hidrogen-potasiu ATPaza .

ATPaza hidrogen-potasiu, denumită și H ⁺ / K ⁺ ATPaza, este un tip specific de ATPază care joacă rolul unei pompe de protoni . este responsabil în principal de aciditatea conținutului stomacului . Celulele parietale posedă un sistem extins de membrane secretoare, iar H ⁺ / K ⁺ ATPaza este cea mai abundentă proteină care alcătuiește acest sistem membranar.

ATP sintază

Același subiect în detaliu: sintaza ATP .

ATP sintaza , prezentă în mitocondrii și cloroplaste , este o enzimă anabolică care folosește un gradient de protoni transmembranar pentru a adăuga un fosfat anorganic la o moleculă ADP. În special, enzima este activată atunci când un proton parcurge canalul în funcție de gradient: aceasta induce o mișcare de rotație în enzimă, energie mecanică suficientă pentru a genera ATP din ADP și Pi.

Clasificare

ATPazele sunt caracterizate în funcție de funcție (sinteza sau hidroliza ATP), structură (F-, V- și A-ATPazele conțin motoare rotative) și tipul de ioni pe care îl transportă.

F-ATPaza (F ₁ F _O- ATPaza): localizate în membranele mitocondriilor , cloroplastelor și bacteriilor , sunt primii producători de ATP, exploatând gradientul de protoni generat în timpul lanțului respirator prin pomparea ionilor H + din matrice ( mitocondrii) sau din fotosinteză (cloroplaste).
V-ATPaza (V ₁ V _O -ATPaza): se găsește în principal în vacuolele eucariote, unde catalizează hidroliza ATP pentru a transporta substanțe dizolvate și pentru a reduce pH-ul organelor.
A-ATPaze (A ₁ A _O -ATPases): se găsesc în Archaea și funcționează ca F-ATPases.
P-ATPaza (E ₁ ȘI _O- ATPaza): localizată în bacterii , ciuperci și membrane citoplasmatice și organite eucariote, au funcția de a transporta diferiți ioni prin membrane.
E-ATPaza : Acestea sunt enzime prezente pe suprafața celulei, capabile să hidrolizeze numeroase tipuri de nucleotide , inclusiv ATP extracelular.

Bibliografie

David L. Nelson, Michael M. Cox, Lehninger Principles of Biochemistry I, ed. A III-a, Bologna, Zanichelli , februarie 2002, ISBN 88-08-09035-3 .
B. Alberts. D. Bray, The essential of molecular biology of the cell , ediția a II-a, Bologna, Zanichelli , iulie 2005.