ATP synthase

ATP synthase เร่งการสังเคราะห์ ATP เป็นส่วนประกอบที่ไม่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ

ATP Synthase คืออะไร?

ATP synthase เป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นปั๊มโปรตอนและเป็นเอนไซม์สำหรับการสังเคราะห์ ATP ในฐานะปั๊มโปรตอนใช้ ATP ในการผลิตพลังงานในขณะที่ใช้พลังงานในการสร้าง ATP

เอนไซม์ประกอบด้วย 8 ถึง 20 หน่วยย่อยที่รวมกลุ่มกันเป็นสองคอมเพล็กซ์ สารประกอบหนึ่งไม่ละลายในน้ำและอยู่ภายในเมมเบรน ที่ซับซ้อนนี้ขนส่งโปรตอนไปยังระดับพลังงานที่สูงขึ้นในขณะที่ใช้ ATP ส่วนที่ละลายน้ำได้ของเอนไซม์ที่ขอบด้านในของเมมเบรนจะเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์ ATP จาก ADP โดยใช้การไล่ระดับโปรตอน ส่วนที่ไม่ละลายน้ำเรียกว่า Fo เชิงซ้อนและส่วนที่ละลายน้ำได้ว่าซับซ้อน F1

เนื่องจากมีหน่วยย่อยสองหน่วยจึงใช้ชื่อสำหรับการสังเคราะห์ ATP ด้วย FoF1-ATPase ใบสมัคร ยังไม่รู้จักเอนไซม์อื่น ๆ ที่สังเคราะห์ ATP มีหลายสิ่งที่เรียกว่า ATPases สำหรับสิ่งนี้ แต่ทั้งหมดใช้ ATP เท่านั้น ATP synthase เป็นเอนไซม์ชนิดเดียวที่สามารถบริโภคและสังเคราะห์ ATP ได้

ฟังก์ชันและงาน

ATP synthase มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญพลังงาน กระบวนการเผาผลาญพลังงานทั้งหมดขึ้นอยู่กับฟังก์ชั่นการจัดเก็บพลังงานของ ATP เนื่องจากกระบวนการเผาผลาญอาหารเป็นจำนวนมากเอทีพี 80 กิโลกรัมจึงถูกสังเคราะห์ในร่างกายมนุษย์ทุกวันและถูกย่อยสลายทันทีอีกครั้ง

ATP สร้างขึ้นจาก ADP โดยการสะสมของสารตกค้างฟอสเฟตในขณะที่ดูดซับพลังงาน สิ่งนี้จะสร้างโมเลกุลที่มีประจุไฟฟ้าซึ่งต้องการปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างรวดเร็วโดยปล่อยกากฟอสเฟต อย่างไรก็ตามหากไม่มีการจัดเก็บพลังงานระดับกลางโดย ATP ก็จะไม่มีกระบวนการเผาผลาญอีกต่อไป

ATP มีอยู่ทั่วไปในสิ่งมีชีวิต สิ่งนี้ใช้ได้กับพืชเชื้อราและแบคทีเรียตลอดจนมนุษย์และสัตว์ อย่างไรก็ตามในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ATP synthase ยังช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสร้าง ATP กลไกการถ่ายเทพลังงานไม่ชัดเจนเป็นเวลานาน นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่าพลังงานมาจากสารประกอบระดับกลางพลังงานสูงและถูกถ่ายโอนไปยัง ATP อย่างไรก็ตามนักเคมีชาวอังกฤษ Peter D. Mitchell เป็นคนแรกที่ตั้งสมมติฐานว่า ATP ได้รับพลังงานจากการไล่ระดับโปรตอน (PH gradient) โดย ATP synthase มีบทบาทสำคัญ วิทยานิพนธ์นี้ได้รับการยืนยันในภายหลัง

จากผลการวิจัยของนักวิจัยพบว่าการสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในส่วนที่ละลายน้ำได้ของเอนไซม์ หากโปรตอนถูกแยกออกในส่วนที่ไม่ละลายน้ำของเอนไซม์ภายในเมมเบรนประจุลบที่สร้างขึ้นระหว่างการแยกออกสามารถคงตัวได้โดยใช้ปฏิกิริยาไอออนิก ในการทำเช่นนี้โมเลกุลจะต้องบิดเล็กน้อยและสร้างความตึงเครียด ตอนนี้ ATP synthase เก็บพลังงานไว้แล้ว เมื่อประจุลบถูกโปรตอนโมเลกุลจะงอกลับเหมือนสปริงที่ตึงและถ่ายโอนการเคลื่อนที่แบบหมุนไปยังส่วนที่ละลายน้ำด้านนอกของเอนไซม์ ที่นั่นการถ่ายโอนพลังงานเกิดขึ้นผ่านการดูดซับฟอสเฟตตกค้างจาก ADP โดยที่ ATP ถูกสร้างขึ้น ในทางกลับกัน ATP เป็นโมเลกุลที่อุดมด้วยพลังงานและมีความตึงเครียดเชิงกลสูงซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานออกมาโดยการปล่อยสารตกค้างฟอสเฟต

ATP synthase เป็นส่วนที่อยู่ภายในของห่วงโซ่การหายใจและเกิดขึ้นในระดับใหญ่ในไมโตคอนเดรีย ด้วยการสังเคราะห์ ATP ทำให้พบเอนไซม์สร้าง ATP เพียงตัวเดียว หากไม่มี ATP กระบวนการที่มีพลังทั้งหมดในสิ่งมีชีวิตจะหยุดนิ่ง ด้วยการค้นพบ ATP synthase การเชื่อมต่อที่เข้าใจผิดระหว่างการเกิดออกซิเดชันของ NADH และการสังเคราะห์ ATP ก็ถูกล้างในที่สุด

คุณสามารถหายาของคุณได้ที่นี่

ความเจ็บป่วยและความเจ็บป่วย

ในการเชื่อมต่อกับ ATP synthase สามารถเกิดโรคได้ซึ่งส่วนใหญ่แสดงว่าเป็นความผิดปกติของระบบทางเดินหายใจ การสร้างพลังงานในสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรีย ที่นั่นสารประกอบที่มีพลังงานสูงเช่นกรดไขมันหรือกลูโคสจะถูกย่อยสลายอย่างต่อเนื่องผ่านวัฏจักรกรดซิตริก ในฐานะแหล่งกักเก็บพลังงานระยะสั้นที่มีความสำคัญอย่างแท้จริงจึงต้องสร้าง ATP ขึ้นอย่างต่อเนื่อง

หากการสังเคราะห์ ATP ถูกรบกวนจะสามารถปลดปล่อยพลังงานออกมาได้ไม่เพียงพอ อาการต่างๆเช่นความอ่อนแอและความเหนื่อยล้าเกิดขึ้น กล้ามเนื้อและระบบประสาทได้รับผลกระทบเสมอ เนื่องจากกระบวนการที่มีพลังเกิดขึ้นในไมโทคอนเดรียโรคเหล่านี้จึงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่าไมโตคอนเดรีย

ความผิดปกติหรือความเสียหายต่อไมโทคอนเดรียเป็นลักษณะของความผิดปกติเหล่านี้ อย่างไรก็ตามสาเหตุของโรค mitochondrial มีความหลากหลาย มีรูปแบบที่สืบทอดและได้มาของโรค ในไมโทคอนเดรียโอพาธีที่สืบทอดมาการกลายพันธุ์ของเอนไซม์จะอยู่ในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ ในกรณีของโรคที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมทั้งไมโตคอนเดรียดีเอ็นเอและดีเอ็นเอจากนิวเคลียสของเซลล์สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการกลายพันธุ์ แน่นอนว่าในบรรดาเอนไซม์หลายชนิดในห่วงโซ่ทางเดินหายใจนั้น ATP synthase ยังสามารถเกิดการกลายพันธุ์ได้

หากเอนไซม์ล้มเหลวอย่างสมบูรณ์สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถทำงานได้ ด้วยการทำงานที่ จำกัด จึงสามารถจัดอยู่ในกลุ่มโรค mitochondrial ขนาดใหญ่ รูปแบบต่างๆของโรคไมโทคอนเดรียนำไปสู่รูปแบบอาการที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามพวกเขาทั้งหมดมีความผิดปกติของระบบประสาทและกล้ามเนื้อเหมือนกัน นั่นหมายความว่าระบบประสาทและกล้ามเนื้อมักได้รับผลกระทบจากการให้พลังงานต่ำ ระบบหัวใจและหลอดเลือดและไตมักทำงานบกพร่อง

เนื่องจากการจ่ายพลังงานหยุดชะงักโรคส่วนใหญ่จึงดำเนินไปอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตามไม่มีวิธีการรักษาเชิงสาเหตุเนื่องจากเป็นโรคทางพันธุกรรม สิ่งสำคัญคือต้องเพิ่มการบริโภคพลังงานในรูปของคาร์โบไฮเดรตและไขมันรวมทั้ง จำกัด การใช้พลังงาน