- •АТФ-СИНТЕТАЗА
- •Строение АТФ-синтазы.
- •Строение комплекса F1 вид
- •Энергетическая схема каталитического действия АТФ- синтазы и другого типичного фермента.
- •Схема каталитического действия АТФ-синтазы согласно вращательному механизму изменения селективности активных центров.
- •Физиологическое значение.
- •Демонстрация механизма вращательного катализа.
- •Эксперимент позволяющий наблюдать вращение компонента Fo и γ- субъединицы. Компонент Е, модифицированный с
- •В процессе гидролиза АТР под действием комплекса
- •Эволюция АТФ-синтазы.
- •Эволюция АТФ-синтазы.
- •Литература.
- •Спасибо за внимание.
АТФ-СИНТЕТАЗА
(Аденозинтрифосфатс
интаза)
Карапетян Марсель 370 группа.
2019 Санкт-Петербург.
Строение АТФ-синтазы.
•компонент FO —
трасмембранный
домен,
•компонент
F1 находится вне мембраны, в
матриксе. АТФ-синтазный комплекс FOF1 по форме
напоминает плодовое тело гриба, у которого компонент F1 — это
шляпка, ножка — это γ- субъединица
Строение комплекса F1 вид |
Кристаллическая структура |
сверху со стороны |
комплекса F1, из митохондрий |
отрицательно заряженной |
быка (вид сбоку). |
поверхности |
|
митохондриальной |
|
Энергетическая схема каталитического действия АТФ- синтазы и другого типичного фермента.
Схема каталитического действия АТФ-синтазы согласно вращательному механизму изменения селективности активных центров.
Компонент F1 АТФ-синтазы имеет три неэквивалентных адениннуклеотидных центра связывания расположенных между парами α- и β- субъединиц.
В какой-то момент времени один из этих центров находится в β-АТФ- конформации то есть способен прочно связывать АТФ, другой в β-АДФ конформации образующей с лигандом слабые связи, третий центр имеет пустую
Физиологическое значение.
• Как и у многих других ферментов, действие АТФ-синтазы F1FO обратимо. Большие концентрации АТФ заставляют её
расщеплять АТФ и создавать трансмембранный протонный градиент. Такое использование АТФ-синтазы отмечено у анаэробных бактерий, не имеющих электронной транспортной цепочки. Эти бактерии применяют гидролиз АТФ для создания протонного градиента, который задействован в движении жгутиков и клеточном питании.
• У аэробных бактерий в нормальных условиях АТФ-синтаза, как правило, работает в обратном направлении, производя АТФ за счёт энергии электрохимического потенциала, создаваемого электронной транспортной цепочкой. В целом данный процесс называется окислительным фосфорилированием. Он протекает и в митохондриях эукариот, на внутренней мембране которых расположены молекулы АТФ-синтазы, причём компонент
F1 находится в матриксе, где и протекает процесс синтеза АТФ из АДФ и фосфата.
• КПД АТФ-синтазы близок к 100%.
Демонстрация механизма вращательного катализа.
Эксперимент позволяющий наблюдать вращение компонента Fo и γ- субъединицы. Компонент Е, модифицированный с помощью генной инженерии и содержащий остатки гистидина, прочно прикреплен к предметному стеклу микроскопа, покрытому комплексным соединением никеля. Биотин присоединен к с- субъединице ферментного
компонента Fо. Белок авидин, прочно связанный с биотином, ковалентно присоединяется к длинной актиновой нити с флуоресцентной меткой.
В процессе гидролиза АТР под действием комплекса
F1, наблюдается непрерывное вращение флуоресцирующей актиновой нити, свидетельствующее о вращении цилиндра, составленного из с-субъединиц
компонента Fo . Если флуоресцирующая актиновая нить присоединена не- посредственно к у-субъединице, на
микрофотографиях, сделанных через каждые 133 мс, видно, что актиновая нить при вращении резко меняет
аположение в пространстве через каждые 11 кадров.
Предполагается, что цилиндр из с-субъединиц и
стержень, образованный γ-субъединицей,
Эволюция АТФ-синтазы.
Эволюция АТФ-синтазы считается примером модульной эволюции, при которой две субъединицы, каждая обладающая своими функциями, соединились и получили новые функции.
Гексамер α3β3, входящий в состав компонента F1 проявляет существенное сходство с
гексамерной ДНК-геликазой. Оба типа ферментов образуют кольцо с вращательной симметрией 3 порядка, обладающее центральной пóрой. Действие каждого из них также зависит от относительного вращения макромолекулы внутри поры: геликазы используют спиральную форму ДНК для движения вдоль неё и для обнаружения суперскручивания, тогда как α3β3-гексамер использует изменения своей
конфигурации из-за вращения γ-субъединицы для осуществления каталитической реакции.