ATP sintasa

los ATP sintasa cataliza la síntesis de ATP. Es un complejo de componentes hidrofóbicos e hidrofílicos.

¿Qué es la ATP sintasa?

La ATP sintasa es una proteína transmembrana que actúa como bomba de protones y como enzima para la síntesis de ATP. Como bomba de protones, usa ATP para producir energía, mientras que usa energía para generar ATP.

La enzima consta de 8 a 20 subunidades que se agrupan para formar dos complejos. Un complejo es insoluble en agua y se encuentra dentro de la membrana. Este complejo transporta protones a niveles de energía más altos mientras consume ATP. La parte soluble en agua de la enzima en el borde interno de la membrana cataliza la síntesis de ATP a partir de ADP utilizando el gradiente de protones. La parte insoluble en agua se denomina complejo Fo y la parte soluble en agua como complejo F1.

Debido a sus dos subunidades, el nombre también se usa para la ATP sintasa FoF1-ATPasa Solicitud. Todavía no se ha reconocido ninguna otra enzima que sintetice ATP. Existen muchas de las llamadas ATPasas para esto, pero todas solo usan ATP. La ATP sintasa es la única enzima que puede consumir y sintetizar ATP.

Función y tarea

La ATP sintasa juega un papel clave en el metabolismo energético. Todos los procesos metabólicos que consumen energía dependen de la función de almacenamiento de energía del ATP. Debido a la gran cantidad de procesos metabólicos, cada día se sintetizan 80 kilogramos de ATP en el cuerpo humano y se descomponen de inmediato.

El ATP se genera a partir de ADP mediante la acumulación de un residuo de fosfato mientras se absorbe energía. Esto crea una molécula cargada de voltaje que le gustaría liberar rápidamente su energía liberando el residuo de fosfato. Sin embargo, si no hubiera un almacenamiento intermedio de energía por parte del ATP, no se producirían más procesos metabólicos.

El ATP está presente universalmente en los organismos vivos. Esto se aplica a plantas, hongos y bacterias, así como a humanos y animales. En todos los organismos, sin embargo, la ATP sintasa también asegura la formación de ATP. Durante mucho tiempo, el mecanismo de transferencia de energía no estuvo claro. La mayoría de los científicos asumieron que la energía proviene de compuestos intermedios de alta energía y se transfiere a ATP. Sin embargo, el químico británico Peter D. Mitchell fue el primero en postular que el ATP obtiene su energía del gradiente de protones (gradiente de PH), con ATP sintasa jugando un papel importante. Esta tesis fue posteriormente confirmada.

Según los hallazgos de los investigadores, la síntesis de ATP tiene lugar en la parte soluble en agua de la enzima. Si un protón se separa en la parte insoluble en agua de la enzima dentro de la membrana, la carga negativa creada durante la separación se puede estabilizar mediante una interacción iónica. Para hacer esto, la molécula tiene que girar un poco y acumular tensión. La ATP sintasa ahora tiene energía almacenada. Cuando se protona la carga negativa, la molécula retrocede como un resorte tensado y transfiere el movimiento giratorio a la parte exterior soluble en agua de la enzima. Allí, la transferencia de energía tiene lugar a través de la absorción de un residuo de fosfato de ADP, por lo que se crea ATP. El ATP, a su vez, es una molécula rica en energía con una alta tensión mecánica, que libera su energía liberando un residuo de fosfato.

La ATP sintasa es una parte intrínseca de la cadena respiratoria y se encuentra en gran medida en las mitocondrias. Con la ATP sintasa se descubrió la única enzima formadora de ATP. Sin ATP, todos los procesos energéticos del organismo se paralizarían. Con el descubrimiento de la ATP sintasa, finalmente se aclaró la conexión incomprendida entre la oxidación de NADH y la síntesis de ATP.

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Enfermedades y dolencias

En relación con la ATP sintasa, también pueden ocurrir enfermedades, que se manifiestan principalmente como trastornos en la cadena respiratoria. La producción de energía en el organismo tiene lugar en las mitocondrias. Allí, los compuestos con un alto contenido energético, como los ácidos grasos o la glucosa, se degradan constantemente a través del ciclo del ácido cítrico. Como almacén de energía a corto plazo de importancia existencial, el ATP debe formarse constantemente.

Si se altera la síntesis de ATP, no se puede liberar suficiente energía. Se presentan síntomas como debilidad masiva y fatiga. Los músculos y el sistema nervioso siempre se ven afectados. Dado que los procesos energéticos tienen lugar en las mitocondrias, estas enfermedades también se conocen como mitocondrias.

El mal funcionamiento o el daño de las mitocondrias son característicos de estos trastornos. Sin embargo, las causas de las enfermedades mitocondriales son diversas. Hay formas heredadas y adquiridas de la enfermedad. En las enfermedades mitocondriales hereditarias, las mutaciones de las enzimas están presentes en la cadena respiratoria. En el caso de un trastorno hereditario, tanto el ADN mitocondrial como el ADN del núcleo celular pueden sufrir mutaciones. Por supuesto, entre las muchas enzimas de la cadena respiratoria, la ATP sintasa también puede estar sujeta a una mutación.

Si la enzima fallara por completo, el organismo no sería viable. Con su función limitada, se puede clasificar en el gran grupo de enfermedades mitocondriales. Las diferentes formas de enfermedad mitocondrial conducen a diferentes patrones de síntomas. Sin embargo, todos tienen trastornos neuromusculares en común. Esto significa que el sistema nervioso y los músculos siempre se ven afectados por el bajo suministro de energía. El sistema cardiovascular y los riñones a menudo se ven afectados.

Dado que el suministro de energía se interrumpe, la mayoría de las enfermedades progresan rápidamente. Sin embargo, no existen terapias causales, ya que se trata de una enfermedad genética. Es importante aumentar la ingesta de energía en forma de carbohidratos y grasas, así como limitar el consumo de energía.