Az ATP-szintáz

Ebben a videóban a kedvenc enzimemről, az ATP-szintázről lesz szó. A neve is sejteti a feladatát: ATP-t szintetizál. Már láttuk a sejtlégzés kapcsán (vagy ha nem, majd ezután), ami a legtöbb emberi sejtben is végbemegy. Emellett a fotoszintézis során is előkerül. Ez a fehérje egy foszfolipid membránban ül. Egyes folyamatok hatására megnő a hidrogénion-koncentráció a membrán egyik oldalán, így koncentrációkülönbség alakul ki a két oldal között. Persze ezen az oldalon is akad néhány. A hidrogénion gyakorlatilag egy proton, így a membránnak ez az oldala pozitívabbá válik, és ez a feszültség juttatja át a protonokat a másik oldalra. Emellett a koncentrációjuk is nagyobb, ami kémiai grádienst, azaz koncentrációgrádienst alakít ki, és a protonok emiatt is a túloldalra törekednek. Tehát elektrokémiai grádiens alakul ki, ami hajtja őket. Az ATP-szintáz csatornát képez a protonok számára. Miközben a protonok áthaladnak rajta, megforgatják a membránban ülő részét, ami meghajtja ezt a tengelyt, a forgó tengely pedig elmozdítja a fehérjének ezeket a részeit, amelyek egy ADP és egy foszfátcsoport összepréselésével ATP-t hoznak létre. Tehát a fehérjekomplex ezen részéhez hozzákapcsolódik egy ADP és egy foszfátcsoport, majd az elektrokémiai grádiens által megforgatott tengely ATP-t termel. Ez történik a mitokondriumokban is sejtlégzés közben, illetve a fotoszintézis során is a zöld színtestekben. Van azonban pár különbség. A mitokondriumokban a hidrogénionok (protonok) a membránok közötti térben halmozódnak fel. Ezt az elektrontranszport lánc alakítja ki, ahogyan a korábbi videókban láttuk. A protonok áthaladnak az ATP-szintázon. Itt kis méretben látható az, amit a nagy rajzon bemutattam. A bal oldali ábra a mitokondrium e részletének a felnagyított képe, ami persze nem méretarányos. A mitokondrium esetében tehát ez lenne a belső membrán, ez itt az intermembrán tér a belső és a külső membrán között, ez pedig a mitokondriális mátrixnak felelne meg. Tehát a protonok áthaladása során az ATP a mátrixban keletkezik. A zöld színtestekben azonban a protonok a tilakoidokban halmozódnak fel, a zöld színtestnek ebben a részében. A tilakoidok belsejének másik neve a tilakoid tér, vagy lumen (üreg). A protonok felhalmozódása a tilakoidban a fényszakasz eredménye, ami a fotoszintézis első szakasza. Ezután a protonok a tilakoid membránon át ebbe a térbe jutnak, amit a zöld színtest sztrómájának nevezünk, az ATP tehát a sztrómában keletkezik. Az ATP a fotoszintézis második szakaszában használódik fel, és szénhidrátok keletkeznek, ami a fotoszintézis egyik végterméke. Ennek a videónak a lényege egyfelől az, hogy az ATP-szintáz hihetetlenül menő dolog. Ha utánanézel az interneten, szimulációkon láthatod, hogy az ATP-szintáz, akárcsak egy forgó motor, összepréseli a foszfátcsoportot és az ADP-t, és így termeli az ATP-t. Emellett az ATP-szintáz a mitokondriumokban és a zöld színtestekben feltűnően hasonló, csak a sejtalkotók más-más részében található. Továbbá az ATP a mitokondriumban maga a sejtlégzés végterméke, viszont a zöld színtestben termelt ATP csak átmenetileg tárolja az energiát, ami aztán felhasználódik a szénhidrátok szintéziséhez.