Молекулярная модель АТФ-синтетазы

Структура АТФ-синтазы. Протонный канал FO и вращающаяся часть показаны синим, компонент F1 — красным, мембрана — серым. Имеющаяся в митохондриях АТФ-синтаза F1FO очень хорошо исследована. • компонент FO — трасмембранный домен, • компонент F1 находится вне мембраны, в матриксе.

Работа АТФ –ситетазы

Структура этой машины такова, что протон проваливается через полуканал с наружной стороны митохондриальной мембраны, но попасть внутрь митохондрии он не может. Сваливается протон на подставленную ему аминокислоту ротора и эту аминокислоту протонирует, то есть на аминокислоте появляется дополнительный положительный заряд. Затем, когда протонированная аминокислота на вращающемся роторе доедет до следующей половинки канала, ведущей уже внутрь митохондрии (а внутри протонов мало и, кроме того, там протон поджидают отрицательно заряженные ионы), то протон наконец "падает" внутрь и аминокислота освобождается от положительного заряда. Заряды в роторе и статоре расположены таким образом, что протонирование – депротонирование приводит к повороту машины. Таким образом, протон в два приема проваливается внутрь митохондрии, и за счет этого мотор проворачивает .

На 6 протонов поступивших из матрикса в межмембранное пространство синтезируется 3 молекулы АТФ за счет энергии трансмембранного потенциала.

В пользу хемиоосмотической теории говорят следующие экспериментальные данные:

1. добавление протонов в среду, в которой находятся митохондрии, приводит к образованию АТФ.

2. Окислительное фосфорилирование не происходит в системах, в которых не может существовать АТФ-синтетаза. Для протекания окислительного фосфорилирования необходимо наличие замкнутой мембранной системы.

3.
Компоненты дыхательной цепи уложены «бок о бок», поперек мембраны митохондрий.