ATPase - ATPase

Adenosinetrifosfataza
Identificatori
CE nr. 3.6.1.3
CAS nr. 9000-83-3
Baze de date
IntEnz Vizualizare IntEnz
BRENDA Intrare BRENDA
EXPASy Vedere NiceZyme
KEGG Intrare KEGG
MetaCyc cale metabolică
PRIAM profil
Structuri PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Adenozin trifosfat
Adenozin difosfat
Adenozin monofosfat

ATPaze ( EC 3.6.1.3 , A denozină 5'- T ri P hosphat ase , adenilpirofosfatază, ATP monofosfatază, trifosfatază, antigen T SV40, ATP hidrolază, complex V (transport de electroni mitocondriale), (Ca 2+ + Mg 2+ ) ATPazei HCO 3 - ATPaza, adenozin trifosfataza) sunt o clasă de enzime care catalizează descompunerea de ATP în ADP și liber de ioni fosfat sau reacția inversă. Această reacție de defosforilare eliberează energie , pe care enzima (în majoritatea cazurilor) o valorifică pentru a conduce la alte reacții chimice care altfel nu ar apărea. Acest proces este utilizat pe scară largă în toate formele de viață cunoscute .

Unele astfel de enzime sunt proteine ​​membranare integrale (ancorate în membranele biologice ) și se deplasează cu substanțe dizolvate de-a lungul membranei, de obicei împotriva gradientului lor de concentrație. Acestea se numesc ATPaze transmembranare.

Funcții

Na + / K + ATPaza

Metaboliții necesare pentru transmembranar ATPases import de celule de metabolism și de export toxine, deșeuri și soluți care pot împiedica procesele celulare. Un exemplu important este schimbătorul de sodiu-potasiu (sau Na + / K + ATPaza ) care menține potențialul membranei celulare . Și un alt exemplu este ATPaza cu hidrogen-potasiu (H + / K + ATPaza sau pompa de protoni gastrici) care acidulează conținutul stomacului. ATPaza este conservată genetic la animale; prin urmare, cardenolidele care sunt steroizi toxici produși de plante care acționează asupra ATPazelor, produc toxine animale generale și eficiente care acționează în mod dependent de doză.

Pe lângă schimbătoare, alte categorii de ATPază transmembranară includ co-transportoare și pompe (cu toate acestea, unele schimbătoare sunt și pompe). Unele dintre acestea, cum ar fi Na + / K + ATPaza, provoacă un flux net de încărcare, dar altele nu. Aceștia sunt numiți transportori „electrogenici” și, respectiv, „neelectrogenici”.

Structura

Cele motive Walker sunt un motiv de secvență de proteină pârâtor pentru legarea nucleotidelor și hidroliză. Dincolo de această funcție largă, motivele Walker pot fi găsite în aproape toate ATPaze naturale, cu excepția notabilă a tirozin kinazelor . Motivele Walker formează în mod obișnuit o foaie beta - rotită - helix alfa care se auto-organizează ca un cuib (motiv structural de proteine) . Se crede că acest lucru se datorează faptului că ATPazele moderne au evoluat din peptide mici care leagă NTP, care trebuiau autoorganizate.

Proiectarea proteinelor a reușit să reproducă funcția ATPazei (slab) fără a utiliza secvențe sau structuri ATPază naturale. Important, în timp ce toate ATPazele naturale au o anumită structură de foaie beta, „ATPaza alternativă” proiectată nu are structură de foaie beta, demonstrând că această funcție esențială pentru viață este posibilă cu secvențe și structuri care nu se găsesc în natură.

Mecanism

Cuplarea dintre hidroliza și transportul ATP este mai mult sau mai puțin o reacție chimică strictă, în care un număr fix de molecule dizolvate sunt transportate pentru fiecare moleculă ATP care este hidrolizată; de exemplu, 3 ioni Na + din celulă și 2 ioni K + spre interior per ATP hidrolizat, pentru schimbătorul Na + / K + .

ATPazele transmembranare valorifică energia potențială chimică a ATP, deoarece efectuează lucrări mecanice : transportă substanțe dizolvate într-o direcție opusă direcției lor preferate termodinamic de mișcare - adică de la partea membranei unde sunt în concentrație scăzută până la partea unde sunt in concentratie mare. Acest proces este considerat transport activ .

De exemplu, blocarea veziculelor H + -ATPaze ar crește pH-ul din interiorul veziculelor și ar scădea pH-ul citoplasmei.

Sintazele ATP transmembranare

Articol principal: ATP sintază

Sintaza ATP a mitocondriilor și cloroplastelor este un anabolic enzima care hamurile energia unui transmembranar proton gradientului ca sursă de energie pentru adăugarea unui fosfat anorganic grup la o moleculă de adenozin difosfat (ADP) , pentru a forma o moleculă de adenozintrifosfat (ATP).

Această enzimă funcționează atunci când un proton se deplasează în jos gradientul de concentrație, oferind enzimei o mișcare de rotire. Această mișcare unică de rotire leagă ADP și P împreună pentru a crea ATP.

ATP sintază poate funcționa și invers, adică utilizează energia eliberată prin hidroliza ATP pentru a pompa protoni împotriva gradientului lor electrochimic.

Clasificare

Există diferite tipuri de ATPaze, care pot diferi în funcție (sinteza și / sau hidroliza ATP), structura (F-, V- și A-ATPaze conțin motoare rotative) și în tipul de ioni pe care îl transportă.

  • ATPaze rotative
    • F- ATPazele (F1FO-ATPazele) din mitocondrii , cloroplaste și membrane plasmatice bacteriene sunt primii producători de ATP, folosind gradientul de protoni generat de fosforilarea oxidativă (mitocondriile) sau fotosinteza (cloroplastele).
      • F-ATPazele lipsite de o subunitate delta / OSCP mută ioni de sodiu în schimb. Se propune să se numească N-ATPaze , deoarece par să formeze un grup distinct care este mai departe de F-ATPaze obișnuite decât A-ATPaze sunt de la V-ATPaze.
    • V-ATPaze (V1VO-ATPases) se găsesc în principal în vacuolele eucariote, catalizând hidroliza ATP pentru a transporta substanțe dizolvate și a scădea pH-ul în organite, cum ar fi pompa de protoni a lizozomului.
    • A-ATPaze (A1AO-ATPases) se găsesc în Archaea și în unele bacterii extremofile. Acestea sunt aranjate ca V-ATPaze, dar funcționează ca F-ATPases, în principal ca sintaze ATP.
    • Există multe omologii care nu sunt neapărat rotative. Vezi ATP sintază § Evoluție .
  • P-ATPaze (E1E2-ATPases) se găsesc în bacterii, ciuperci și în membranele plasmatice eucariote și organite și funcționează pentru a transporta o varietate de ioni diferiți prin membrane.
  • E-ATPazele sunt enzime de suprafață celulară care hidrolizează o serie de NTP-uri, inclusiv ATP extracelular. Exemplele includ ecto-ATPaze, CD39 și ecto-ATP / Dases, toate acestea fiind membre ale unei superfamilii " GDA1 CD39 ".
  • Proteinele AAA sunt o familie de NTPaze cu buclă P în formă de inel .

P-ATPaza

Articol principal: P-ATPase

P-ATPaze (uneori cunoscute sub numele de E1-E2 ATPaze) se găsesc în bacterii și, de asemenea, în membranele plasmatice eucariote și în organite. Denumirea sa se datorează atașării în timp scurt a fosfatului anorganic la resturile de aspartat în momentul activării. Funcția P-ATPazei este de a transporta o varietate de compuși diferiți, cum ar fi ioni și fosfolipide, pe o membrană folosind hidroliza ATP pentru energie. Există multe clase diferite de P-ATPaze, care transportă un anumit tip de ion. P-ATPazele pot fi compuse din una sau două polipeptide și pot lua de obicei două conformații principale, E1 și E2.

Genele umane

Vezi si

Referințe

linkuri externe