COMPLESSO V o ATP-SINTASI o F 1 F O -ATPasi. Contiene le subunità catalitiche (α e β) e sporge nella matrice mitocondriale

(1)

COMPLESSO V o ATP-SINTASI o F

₁

F

_O

-ATPasi

Componente F₁(costituita dalle subunità α₃β₃γδε) Componente F_o (subunità a₁b₂c₁₀)

Contiene le subunità catalitiche (α e β) e sporge nella matrice mitocondriale

Costituisce il canale protonico che attraversa la membrana

Spazio

intermembrana

Matrice

F₁

F_o

https://www.youtube.com/watc h?v=XI8m6o0gXDY

(2)

Spazio

intermembrana Matrice

F₁

F_o

I protoni si muovono secondo gradiente attraverso un canale d’ingresso creato dalla subunità a e raggiungono

il cilindro c

₁₀

.

Quando una subunità c lega 1 H

⁺

un altro H

⁺

è rilasciato nella matrice lasciando un sito vuoto.

H

⁺

(3)

H⁺

H⁺ H⁺ H⁺ 2 1

4 3 10

matrice

Sp. Interm.

H⁺

H⁺ H⁺ H⁺

H⁺

2 1 10 11 12

H⁺ H⁺ H⁺ 2 1 10 11 12

H⁺

H1⁺ H⁺ H⁺

3 2 10 11

H⁺

H2⁺ H1⁺ H⁺ H⁺

3 10 11

γε γε γε

γε γε

Il passaggio di H⁺ nel canale protonico in direzione della matrice provoca la rotazione del

cilindro C10 e il “gambo γε” ruota con esso

https://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY

La rotazione del gambo all’interno dell’esamero α₃-

β₃ modifica la sua conformazione aprendo e chiudendo i siti attivi in cui

è sintetizzato ATP

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3 siti catalitici, ciascuno può assumere 3 diverse conformazioni APERTA (0): rilascia l’ATP appena sintetizzato e accoglie ADP + P_i ALLENTATA (L): lega saldamente ADP + P_i

STRETTA (T): favorisce la condensazione di ADP + P_i in ATP

Rotazione dell’asse γ di 120°:

i 3 siti cambiano conformazione

Ogni 3 H+ che rientrano nella matrice avviene un cambio conformazionale

Il sito allentato diventa stretto e sintetizza ATP, il sito vuoto diventa allentato, il sito stretto diventa vuoto e rilascia ATP

ENERGIA

0 L T

L>T T>0

0>L L>T

T>0

0>L

(5)

L’ATP-sintasi nel mitocondrio funziona come una «dinamo» che converte il movimento del complesso in energia: ruota ad una

velocità di 130 Hz

generando ca 400 molecole di ATP al secondo.

Ogni molecola di ADP viene rifosforilata ca 1000 volte al giorno!!

Il corpo umano sintetizza più di metà del suo peso in molecole di ATP.

La forza motrice protonica creata dall’ossidazione di 1 NADH (~ 10 H

⁺

) è tale da produrre ~ 3 ATP (2,5 per ogni ½

O

₂

ridotto),

quella determinata dall’ossidazione di 1 FADH

₂

(~ 6 H

⁺

)

consente la sintesi di ~ 2 ATP (1,5 per ogni ½ O

₂

ridotto).

(6)

Esce 1 carica negativa netta

(secondo gradiente)

Sfrutta il gradiente protonico per traslocare il fosfato

all’interno: utilizza 1 H⁺ ogni 3 H⁺ che entrano invece con l’ATP-sintasi

(7)

Agenti che interferiscono con la fosforilazione ossidativa

Inibizione del trasferimento di elettroni

Cianuro Azide

Monossido di carbonio Antimicina A

Rotenone Amytal

Piericidina A

citocromo c-ossidasi Trasferimento cit. b/cit. c₁

Trasferimento centri Fe-S/Q

(8)

Agenti che interferiscono con la fosforilazione ossidativa

Inibizione dell’ATP-sintasi

Disaccopiamento della fosforilazione dal

trasferimento elettronico

Inibizione dello

scambio di membrana ATP-ADP

Aurovertina Oligomicina Venturicidina

Componente F₁

Componente F_O

FCCP DNP

Valinomicina Termogenina

Carriers protonici idrofobici Ionoforo

Forma canali protonici

Attratiloside Adenina-nucleoside traslocasi

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AGENTI DISACCOPPIANTI IDROFOBICI

Molecole liposolubili debolmente acide che si inseriscono nella membrana mitocondriale interna e fanno si che le reazioni redox attraverso i complessi continuino ad avvenire consumando l’ossigeno senza però che venga sintetizzato ATP.

Funzionano da carriers di H

⁺

: li legano sul lato esterno della membrana mitocondriale interna e li portano dentro la matrice: dissipano il gradiente

protonico.

I protoni rientrano nella matrice senza passare attraverso

l’ATP-sintasi

(10)

TERMOGENINA (UCP1)

proteina disaccoppiante presente nei mitocondri del grasso bruno (tessuto adiposo presente nei neonati di mammifero, e nei mammiferi che vanno in letargo). ATTIVATA dagli acidi grassi liberati dallo stimolo dell’adrenalina.

Costituisce una via di ingresso per i protoni nella matrice senza che debbano passare per l’ATP-sintasi.

L’energia è dissipata sottoforma di calore.

Nel tessuto adiposo e muscolare dell’essere umano adulto sono presenti le UCP2 e UCP3: proteine disaccoppianti che regolano la velocità metabolica. Se la loro attività è elevata il metabolismo viene accelerato e così anche il consumo di zuccheri e grassi accumulati.