ATP sintase

o ATP sintase catalisa a síntese de ATP. É um complexo de componentes hidrofóbicos e hidrofílicos.

O que é ATP Synthase?

A ATP sintase é uma proteína transmembrana que atua tanto como uma bomba de prótons quanto como uma enzima para a síntese de ATP. Como uma bomba de prótons, ele usa ATP para produzir energia, enquanto usa energia para construir ATP.

A enzima consiste em 8 a 20 subunidades que se agrupam para formar dois complexos. Um complexo é insolúvel em água e fica dentro da membrana. Este complexo transporta prótons para níveis de energia mais altos enquanto consome ATP. A parte solúvel em água da enzima na borda interna da membrana catalisa a síntese de ATP a partir de ADP usando o gradiente de prótons. A parte insolúvel em água é referida como complexo Fo e a parte solúvel em água como complexo F1.

Por causa de suas duas subunidades, o nome também é usado para a ATP sintase FoF1-ATPase Inscrição. Nenhuma outra enzima que sintetiza ATP foi ainda reconhecida. Existem muitas chamadas ATPases para isso, mas todas usam apenas ATP. A ATP sintase é a única enzima que pode consumir e sintetizar ATP.

Função e tarefa

A ATP sintase desempenha um papel fundamental no metabolismo energético. Todos os processos metabólicos que consomem energia dependem da função de armazenamento de energia do ATP. Devido ao grande número de processos metabólicos, 80 quilos de ATP são sintetizados no corpo humano todos os dias e imediatamente decompostos novamente.

O ATP é construído a partir do ADP por meio do acúmulo de um resíduo de fosfato enquanto absorve energia. Isso cria uma molécula com voltagem que gostaria de liberar rapidamente sua energia, liberando o resíduo de fosfato. Porém, se não houvesse armazenamento intermediário de energia pelo ATP, nenhum processo metabólico ocorreria.

O ATP está universalmente presente em organismos vivos. Isso se aplica a plantas, fungos e bactérias, bem como a humanos e animais. Em todos os organismos, no entanto, a ATP sintase também garante a formação de ATP. Por muito tempo, o mecanismo de transferência de energia não era claro. A maioria dos cientistas presumiu que a energia vem de compostos intermediários de alta energia e é transferida para o ATP. No entanto, o químico britânico Peter D. Mitchell foi o primeiro a postular que o ATP obtém sua energia do gradiente de prótons (gradiente de PH), com a ATP sintase desempenhando um papel importante. Esta tese foi posteriormente confirmada.

De acordo com as descobertas dos pesquisadores, a síntese de ATP ocorre na parte solúvel em água da enzima. Se um próton é separado na parte insolúvel em água da enzima dentro da membrana, a carga negativa criada durante a separação pode ser estabilizada por meio de uma interação iônica. Para fazer isso, a molécula precisa se torcer um pouco e criar tensão. A ATP sintase agora armazenou energia. Quando a carga negativa é protonada, a molécula retrocede como uma mola tensionada e transfere o movimento giratório para a parte externa solúvel em água da enzima. Lá, a transferência de energia ocorre através da absorção de um resíduo de fosfato do ADP, por meio do qual o ATP é criado. O ATP é, por sua vez, uma molécula rica em energia com alta tensão mecânica, que libera sua energia ao liberar um resíduo de fosfato.

A ATP sintase é uma parte intrínseca da cadeia respiratória e ocorre em grande parte na mitocôndria. Com a ATP sintase, a única enzima construtora de ATP foi descoberta. Sem ATP, todos os processos energéticos do organismo parariam. Com a descoberta da ATP sintase, a conexão mal compreendida entre a oxidação do NADH e a síntese do ATP foi finalmente esclarecida.

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Doenças e enfermidades

Em conexão com a ATP sintase, também podem ocorrer doenças que se manifestam principalmente como distúrbios da cadeia respiratória. A produção de energia no organismo ocorre nas mitocôndrias. Lá, compostos com alto teor de energia, como ácidos graxos ou glicose, são constantemente decompostos por meio do ciclo do ácido cítrico. Como um estoque de energia de curto prazo existencialmente importante, o ATP deve ser constantemente formado.

Se a síntese de ATP for perturbada, não será possível liberar energia suficiente. Sintomas como fraqueza maciça e fadiga ocorrem. Os músculos e o sistema nervoso são sempre afetados. Como os processos energéticos ocorrem nas mitocôndrias, essas doenças também são conhecidas como mitocondriopatias.

O mau funcionamento ou danos às mitocôndrias são característicos desses distúrbios. No entanto, as causas das doenças mitocondriais são diversas. Existem formas herdadas e adquiridas da doença. Nas mitocondriopatias hereditárias, mutações de enzimas estão presentes na cadeia respiratória. No caso de uma doença hereditária, tanto o DNA mitocondrial quanto o DNA do núcleo da célula podem ser alterados por mutações. Claro, entre as muitas enzimas na cadeia respiratória, a ATP sintase também pode estar sujeita a uma mutação.

Se a enzima falhasse completamente, o organismo não seria viável. Com sua função limitada, pode ser classificado no grande grupo das doenças mitocondriais. As diferentes formas de doença mitocondrial levam a diferentes padrões de sintomas. No entanto, todos eles têm distúrbios neuromusculares em comum. Isso significa que o sistema nervoso e os músculos são sempre afetados pelo baixo suprimento de energia. O sistema cardiovascular e os rins costumam ser prejudicados.

Como o fornecimento de energia é interrompido, a maioria das doenças progride rapidamente. No entanto, não existem terapias causais, uma vez que se trata de uma doença genética. É importante aumentar a ingestão de energia na forma de carboidratos e gorduras, bem como limitar o consumo de energia.