I protoni si muovono secondo
gradiente attraverso un canale
d’ingresso creato dalla subunità
a e raggiungono il cilindro c10.
Quando una subunità c lega 1
H+ un altro H+ è rilasciato nella
matrice lasciando un sito vuoto.
F1
Matrice
Il passaggio di H+ nel canale
protonico in direzione della
marice provoca la rotazione
della componente FO e del
“gambo” in modo da esporre il
sito c vuoto sul canale
d’ingresso dei protoni
Fo
H+
Spazio
intermembrana
matrice
γε
2 1
H+
12
10 11 +
H
H + H+
H+
2
1 10 11 12+
H + H+ H + H
3
2
H+
1
H+
3 2
H+
11
1 10
+
+ H
+
H
H
H+
Sp. Interm.
γε
H+
γε
γε
H+
γε
10 11
+
H+ H
4 3
H+
2
H+
1
H+
H+
10
H+
Il “gambo” (γε)
inserito nel
cilindro C10 ruota
con esso
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
Siti attivi: all’interfaccia α-β
Matrice
F1
Occorre che
~ 10 H+ attraversino la porzione
F0 per avere una rotazione
completa. Cioè occorre
l’ossidazione di 1 NADH.
Fo
(~ 3 ATP sintetizzati ogni
rotazione completa: mediamente
1 ATP ogni 3 H+ traslocati ).
Spazio
intermembrana
La forza motrice protonica creata dall’ossidazione di 1 NADH è tale
da produrre ~ 3 ATP (2,5 per ogni ½ O2 ridotto), quella determinata
dall’ossidazione di 1 FADH2 consente la sintesi di ~ 2 ATP (1,5 per
ogni ½ O2 ridotto).
Il gradiente protonico si instaura
lungo tutta la membrana mit.
Interna, ma questo gradiente può
essere utilizzato solo dalle varie
copie di ATP-sintasi.
Esse lavorano contemporaneamente
e cooperano nel dissipare il
gradiente.
Anche la traslocasi Pi/H+ contribuisce
a dissipare il gradiente.
3 siti catalitici, ciascuno può assumere 3 diverse conformazioni
APERTA (0): rilascia l’ATP appena sintetizzato e accoglie ADP + Pi
ALLENTATA (L): lega saldamente ADP + Pi
STRETTA (T): favorisce la condensazione di ADP + Pi in ATP
ATP è legato al sito stretto
ADP e Pi si legano al sito
allentato
Rotazione dell’asse γ di 120°:
i 3 siti cambiano conformazione
Il sito allentato diventa stretto e sintetizza ATP
Il sito stretto diventa un sito
aperto e rilascia ATP
Adeninanucleotide
traslocasi
(antiporto)
Esce 1 carica negativa netta (secondo
gradiente)
ATP sintasi
Fosfato
translocasi
(simporto)
Sfrutta il gradiente protonico per traslocare
il fosfato all’interno: utilizza 1 H+ ogni 3 H+
che entrano invece con l’ATP-sintasi
Agenti che interferiscono con la fosforilazione ossidativa
Inibizione del
trasferimento di
elettroni
Inibizione
dell’ATP-sintasi
Disaccopiamento della
fosforilazione dal
trasferimento
elettronico
Inibizione dello
scambio di membrana
ATP-ADP
Cianuro
Azide
Monossido di carbonio
Antimicina A
Rotenone
Amytal
Piericidina A
Aurovertina
Oligomicina
Venturicidina
FCCP
DNP
Valinomicina
Termogenina
Attratiloside
citocromo c-ossidasi
Trasferimento cit. b/cit. c1
Trasferimento centri Fe-S/Q
Componente F1
Componente FO
Carriers protonici idrofobici
Ionoforo
Forma canali protonici
Adenina-nucleoside traslocasi
Nelson • Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2014
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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.
Spazio
intermembrana
Matrice
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
TERMOGENINA (UCP1)
proteina disaccoppiante presente nei
mitocondri del grasso bruno (tessuto
adiposo presente nei neonati di
mammifero, e nei mammiferi che vanno in
letargo).
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
servono a regolare la velocità metabolica.
Se la loro attività è elevata il metabolismo
viene accelerato e così anche il consumo
di combustibili accumulati.