ATPase ба ATP синтазын хоорондох ялгаа

2024 Зохиолч: Alex Aldridge | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-17 13:45

Үндсэн ялгаа – ATPase ба ATP синтаз

Аденозин трифосфат (АТФ) нь биологийн урвалд оролцдог цогц органик молекул юм. Үүнийг эсийн доторх энерги дамжуулах "молекулын нэгж" гэж нэрлэдэг. Энэ нь амьдралын бараг бүх хэлбэрт байдаг. Бодисын солилцооны явцад ATP нь хэрэглэж эсвэл үүсдэг. ATP-ийг хэрэглэх үед энерги нь ADP (аденозин дифосфат) болон AMP (аденозин монофосфат) болж хувирах замаар ялгардаг. Дараах урвалыг хурдасгадаг ферментийг ATPase гэж нэрлэдэг.

ATP → ADP + Pi + Эрчим хүч ялгарлаа

Гадны энерги агуулсан бусад бодисын солилцооны урвалуудад ADP болон AMP-аас ATP үүсдэг. Доор дурдсан урвалыг хурдасгадаг ферментийг ATP Синтаза гэж нэрлэдэг.

ADP + Pi → ATP + Эрчим хүч зарцуулагдсан

Тиймээс ATPase болон ATP Synthase-ийн гол ялгаа нь ATPase нь ATP молекулуудыг задалдаг фермент бөгөөд ATP Синтаз нь ATP-ийн үйлдвэрлэлд оролцдог.

ATPase гэж юу вэ?

АТФаза буюу аденилпирофосфатаза (ATP гидролаза) нь ATP молекулуудыг ADP болон Pi (чөлөөт фосфатын ион) болгон задалдаг фермент юм. Энэхүү задралын урвал нь эс дэх бусад химийн урвалуудад ашиглагддаг энергийг ялгаруулдаг. АТФаза нь мембрантай холбоотой ферментүүдийн ангилал юм. Эдгээр нь Na⁺/K^{+-ATPase, Proton-ATPase, V-ATPase, Устөрөгчийн кали-АТФаза, Ф-АТФаза, кальци-АТФаза. Эдгээр ферментүүд нь салшгүй трансмембран уураг юм. Трансмембран ATPase нь ихэвчлэн ATP молекулуудыг хэрэглэснээр ууссан бодисыг концентрацийн градиентийн эсрэг биологийн мембранаар дамжуулдаг. Тиймээс ATPase ферментийн гэр бүлийн гишүүдийн үндсэн үүрэг бол эсийн метаболитыг биологийн мембранаар дамжуулж, эсийн хэвийн үйл ажиллагаанд саад учруулж болох хорт бодис, хог хаягдал, ууссан бодисыг гадагшлуулах явдал юм.}

Маш чухал жишээ бол эсийн мембраныг хадгалахад оролцдог натри/калийн солилцооны ATPase (Na⁺/K⁺-ATPase) юм. боломж. Устөрөгч/Калийн ATPase (H⁺/P⁺-ATPase) нь ходоодыг хүчиллэгжүүлдэг бөгөөд үүнийг "ходоодны протоны насос" гэж нэрлэдэг. ATPase ферментүүдийн зарим нь хамтран тээвэрлэгч, шахуургын үүрэг гүйцэтгэдэг. Идэвхтэй тээвэрлэлт гэдэг нь концентрацийн градиентийн эсрэг молекулуудын бага концентрацитай бүсээс өндөр концентрацитай бүс рүү молекулуудын мембранаар шилжих хөдөлгөөн юм. Хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлт нь цахилгаан химийн градиентийг агуулдаг. Хамтрагчдыг молекулуудын хоёрдогч идэвхтэй тээвэрлэлтэд ашигладаг. Na⁺/K^{+-ATPase нь цэнэгийн цэвэр урсгалыг үүсгэдэг алдартай хамтран тээвэрлэгч юм.}

Зураг 01: ATPase (Натри-калийн насос)

ATPase ангилал

Өөр өөр АТФазууд байдаг. Эдгээр нь үйл ажиллагаа, бүтэц, тээвэрлэдэг ионуудаараа ялгаатай. АТФазуудыг дараах байдлаар ангилдаг,

F-ATPase – Энэ нь бактерийн сийвэнгийн мембран, митохондри, хлоропласт зэрэгт агуулагддаг. F_{1хэсгийн усанд уусдаг хэсэг нь ATP-ийг гидролиз болгодог.}
V-ATPase – Энэ нь эукариот вакуольд байдаг. Энэ нь ууссан бодисыг зөөвөрлөхийн тулд лизосомын протоны шахуурга гэх мэт органелл дахь ATP гидролизийг хурдасгадаг.
A-ATPase – Архейд A-ATPase байдаг. Тэд F-ATPase шиг ажилладаг.
P-ATPase – Энэ нь бактери, мөөгөнцөр, эукариот мембран, органеллд агуулагддаг. Энэ нь мембранаар дамжин ион зөөвөрлөгчөөр ажилладаг.
E-ATPase – Эсийн гадаргуугийн фермент нь эсийн гаднах ATP зэрэг NTPS-ийн гидролизийг агуулдаг.

ATP Synthase гэж юу вэ?

Энэ нь ATP (энерги хадгалах молекул) үүсгэдэг фермент юм. ATP синтезийг хурдасгах ерөнхий урвал дараах байдалтай байна, ADP + Pi + H⁺ (гадагш) ⇌ ATP + H₂0 + H^+(д)

ATPase ба ATP синтазын хоорондох гол ялгаа

Зураг 02: ATP синтаза

Энэ урвал нь энергийн хувьд тааламжгүй (ADP-ийн ATP) тул урвуу чиглэлд явагдана. Энэ нь ферментийн бүтцэд хоёр гол бүстэй байдаг. Энэ нь ATP үйлдвэрлэх боломжийг олгодог эргэлтийн моторын бүтэцтэй. Эдгээр нь F1 (бутархай 1) муж ба F₀ (тэг бутархай) муж юм. Энэхүү эргэлтийн механизмын (молекулын машин) учир F₀ муж нь F₁ бүсийн эргэлтийг хөдөлгөдөг. F₀ бүс нь C-цагираг болон a, b, d болон F₆ зэрэг бусад дэд нэгжтэй. F₁ муж нь альфа, бета, гамма, дельта дэд хэсгүүдтэй. F₁ ба F_{0 нийлээд мембранаар дамжин протоны хөдөлгөөний замыг бий болгодог. Тэд исэлдэлтийн фосфоржилтоор дамжуулан электрон тээвэрлэлтийн гинжин хэлхээнд голчлон илүү их ATP молекул үүсгэдэг.}

ATPase болон ATP синтазын хооронд ямар төстэй зүйл байдаг вэ?

Хоёулаа эс дэх ATP молекулын тоог зохицуулдаг.
Хоёулаа олон дэд нэгж фермент юм.
Хоёулаа мембран дээрх молекулуудын хөдөлгөөнийг зохицуулж чаддаг.
Хоёулаа хүнд молекул жинтэй фермент.
Хоёулаа уураг байдаг фермент.

ATPase болон ATP синтазын хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?

ATPase ба ATP Synthase
ATPase нь ATP молекулуудыг задалдаг фермент юм.	ATP Синтаза нь ATP нийлэгжилтэнд оролцдог фермент юм.
Харилцаа
ATPase нь энергийн таатай урвалыг хурдасгадаг (ATP-аас ADP).	ATP Синтаза нь энергийн хувьд тааламжгүй урвалыг хурдасгадаг (ADP-ээс ATP).
Үнэгүй фосфатын ион
ATPase нь чөлөөт фосфатын ион үүсгэдэг.	ATP Синтаза нь ATP үүсгэхийн тулд чөлөөт фосфатын ионыг зарцуулдаг.
ATP-ийн задралын моторын роторын механизм
ATPase нь ATP задралын "Мотор роторын механизм"-ийг харуулдаггүй.	ATP Синтаза нь ATP үйлдвэрлэлийн "Мотор роторын механизм"-ыг харуулдаг.
Харилцааны төрөл
ATPase нь экзотермик урвалд оролцдог.	ATP Синтаза нь эндотермик урвалд оролцдог.

Хураангуй – ATPase ба ATP Synthase

ATP-ийн үйлдвэрлэл ба гидролизийн процесс нь амьдралын бараг бүх хэлбэрт байдаг. Бодисын солилцооны урвалд тэдгээрийг ууж эсвэл нөхөн төлжүүлдэг. Тэдгээрийг хэрэглэх үед энерги ялгардаг. ATP задралын үед ADP (аденозин дифосфат) ба AMP (аденозин монофосфат) үүсдэг. ATP задралын урвалыг хурдасгадаг ферментийг ATPase гэж нэрлэдэг. Бусад бодисын солилцооны урвалуудад ATP нь ADP ба AMP-ээс үүсдэг. ATP үйлдвэрлэх урвалыг хурдасгадаг ферментийг ATP Synthase гэж нэрлэдэг. Энэ нь ATPase болон ATP Synthase хоёрын ялгаа юм.