2016-10-26 13:13:59

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分子生物学
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三磷酸腺苷合成酶或ATP合成酶,三磷酸腺苷酶(ATPase)的一种,在这里并特指F类的F0F1ATP合成酶(F Type F0F1 ATP Synthase)。它利用呼吸链产生的质子的电化学势能,通过改变蛋白质的结构来进行ATP的合成。

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基本信息

  • 中文名

    三磷酸腺苷合成酶

  • 地    位

    验证其γ轴是否旋转占有重要地位

  • 合    成

    改变蛋白质的结构来进行合成

  • 别    称

    ATP合成酶

折叠 编辑本段 细胞中分布

F0F1三磷酸腺苷合成酶分子模型F0F1三磷酸腺苷合成酶分子模型

在真核细胞中,ATP合成酶存在于线粒体的内膜或,FO亚单位存在于膜内,F1 F型ATP酶(ATPase)– 也称为‘Phosphorylation Factor’存在在各种生物中,利用电化学势进行ATP的合成。

P型ATP酶(也称 E1-E2 ATP酶)– 存在在细菌和真核细胞中,消费ATP进行离子运输。

V型ATP酶 – 存在在液泡(Vacuole),如高尔基体,溶酶体上,消费ATP进行离子运输

A型ATP酶 – 存在在古细菌(Archaea)中,虽然有F型ATP酶类似的功能——ATP合成,但是在结构上其更接近与V型ATP酶,反映了古细菌为适应极端条件的进化。

折叠 编辑本段 位置

ATP合成酶(ATPsynthase)广泛分布于线粒体内膜,叶绿体类囊体,异养菌和光合菌的质膜上,参与氧化磷酸化和光合磷酸化,在跨膜质子动力势的推动下合成ATP.分子结构由突出于膜外的F1亲水头部和嵌入膜内的Fo疏水尾部组成.通过使用电子显微镜,蘑菇状的F型ATP酶可以在真核细胞的粒线体内膜和原核生物的细胞膜上观察到。

折叠 编辑本段 合成酶

折叠 ATP合成酶的结构

当前,原核生物的F型ATP酶的结构已经比较清楚了:

F1单元 – α(3个)、β(3个)、γ(1个)、δ(1个)、ε(1个)

Fo单元 – a(1个)、b(2个)、c(9–12个)

真核生物的F型ATP酶F1单元的种类的数量与原核生物相同、Fo 单元的结构与原核生物相似,但是亚单位的数量不是很明了。

折叠 ATP合成酶的反应

F1 单元催化以下ATP合成反应。

ATP ADP+Pi(磷酸)

F1单元催化的反映是可逆的,在进行离子运输时,进行ATP水解反应。

Fo单元形成离子通道,质子可以从中通过:

H+inH+out

当质子利用电化学势能通过Fo单元时,可以带动和其连接的轴(γ亚单位),改变F1单元的结构,进而调节F1单元与ATP和ADP:Pi的结合能(Binding Energy),降低ATP生成的活化能,达到ATP合成的目的:

ADP + Pi + 3 H+out→ATP + 3 H+in

折叠 ATP酶γ亚单位的旋转

三磷酸腺苷合成酶三磷酸腺苷合成酶

在ATP酶的酶学模型中,验证其γ轴是否旋转占有重要地位,1997年,英国自然杂志(vol. 386, pp. 299–302)刊了日本科学家题为 "Direct observation of the rotation of F1-ATPase" 文章,报道了ATP合成酵素F1单元可以通过水解ATP造成γ亚单位(轴)的旋转,并进行了单分子观察和录像、该论文证明了Paul D. Boyer的“ATP合成酶的旋转理论”。同年Paul D. Boyer,John E. Walker,和Jens C. Skou因ATP合成酶的研究获得诺贝尔化学奖。

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