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ATP合成酶的结构与功能(生物竞赛)


ATP 合成酶(ATP synthase)广泛分布于线粒体内 膜,叶绿体类囊体,异养菌和光合菌的质膜上,参与氧化 磷酸化和光合磷酸化,在跨膜质子动力势的推动下合成 ATP.分子结构由突出于膜外的 F1 亲水头部和嵌入膜内 的 Fo 疏水尾部组成. F1:水溶性球蛋白,从内膜突出于基质中,由 3α ,3β ,1γ ,1δ 和 1ε 等 5 种不同多肽、 9 个亚基组成, 3 个 α

和 3 个 β 亚基交替排列呈橘瓣状结构,各亚基在结合时有酶活性.α 和 β 亚基上均有核苷酸结合位点,其中 β 亚基的结合位点具有催化 ATP 合成或水解的活性. 动物线粒体 F1 还有抑制蛋白(inhibitor protein),专一抑制 F1-ATP 酶的活力,可能去调节 酶活性的功能,但不能抑制 ATP 合成.γ 与 ε 亚基具极强的亲和力,结合在一起形成"转子 "(totor),位于 α 3,β 3 的中央,共同旋转以调节三个 β 亚基催化位点的开放和关闭.ε 亚 基有抑制酶水解 ATP 的活性,同时有堵塞氢离子通道,减少氢离子泄露的功能。 Fo:嵌合在内膜上的疏水蛋白复合体,形成一个跨膜质子通道。其类型在不同物种中差 别很大,在细菌中 Fo 由 a,b,c,三种亚基组成;叶绿体中与之相对应的是Ⅳ,Ⅰ,Ⅱ, Ⅲ四种亚基;线粒体内的 Fo 更为复杂。电镜显示,多拷贝的 c 亚基形成一个环状结构,a 亚基和 b 亚基二聚体排列在 c 亚基 12 聚体环状外侧, 亚基, 亚基和 δ 亚基共同组成“定 a b 子”(stator)。Fo 中的一个亚基可结合寡霉素(oligomycin 这也是 Fo 里 o 的来源,许多 人误认为是 0 其实是误读罢了), 通过该亚基可调节通过 Fo 的氢离子流, 当质子动力很小时, 它可防止 ATP 水解;又可起到保护和抵抗外界环境变化的作用。


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