ATP synthase

Bộ môn Bộ môn : : NĂNG LƯỢNG SINH NĂNG LƯỢNG SINH HỌC HỌC  Đề tài Đề tài : : ATP SYNTHASE ATP SYNTHASE  GVHD: GVHD: TS. VÕ VĂN TOÀN TS. VÕ VĂN TOÀN Học viên: Học viên: ĐÀO THI ĐỀU ĐÀO THI ĐỀU (Lớp: Sinh học thực nghiệm – khóa XII (Lớp: Sinh học thực nghiệm – khóa XII ATP SYNTHASE LÀ GÌ? ATP SYNTHASE LÀ GÌ?  ATP synthase là một thuật ngữ chung dùng ATP synthase là một thuật ngữ chung dùng để chỉ một enzim có thể xúc tác tổng hợp để chỉ một enzim có thể xúc tác tổng hợp adenozin triphotohat (ATP) từ adenozin adenozin triphotohat (ATP) từ adenozin diphotphat (ADP) và nhóm photphat vô cơ diphotphat (ADP) và nhóm photphat vô cơ bằng cách sử dụng một dạng năng lượng. bằng cách sử dụng một dạng năng lượng. Năng lượng này thường là dưới hình thức Năng lượng này thường là dưới hình thức proton (H+) di chuyển tạo ra một gradient proton (H+) di chuyển tạo ra một gradient điện hóa màng, chẳng hạn như từ màng điện hóa màng, chẳng hạn như từ màng tilacoit vào stroma của lục lạp hoặc từ tilacoit vào stroma của lục lạp hoặc từ khoảng không gian giữa hai màng của ty thể khoảng không gian giữa hai màng của ty thể ra màng ngoài của ti thể. ra màng ngoài của ti thể.  Các chuỗi phản ứng tổng thể là: Các chuỗi phản ứng tổng thể là:  ADP + Pi ATP.→ ADP + Pi ATP.→  Các enzim có tầm quan trọng quyết Các enzim có tầm quan trọng quyết định trong hầu hết tất cả các phản định trong hầu hết tất cả các phản ứng hóa sinh cũng như các hoạt động ứng hóa sinh cũng như các hoạt động trong tế bào hoặc trong cơ thể sinh trong tế bào hoặc trong cơ thể sinh vật, bởi vì ATP được xem là vật, bởi vì ATP được xem là “đồng tiền “đồng tiền năng lượng của tế bào”. năng lượng của tế bào”.  Sự ức chế của kháng sinh oligomycine Sự ức chế của kháng sinh oligomycine đối với tiểu phần F0 của ATP synthase đối với tiểu phần F0 của ATP synthase sẽ làm enzim bị vô hiệu hóa sẽ làm enzim bị vô hiệu hóa . . CẤU TRÚC CỦA ENZIM ATP CẤU TRÚC CỦA ENZIM ATP SYNTHSE: SYNTHSE:  Trong ty thể, trong quá trình nghiên cứu khoa Trong ty thể, trong quá trình nghiên cứu khoa học, việc nghiên cứu cấu trúc của F1F0ATP học, việc nghiên cứu cấu trúc của F1F0ATP synthase trải qua lịch sử lâu dài của. Cấu trúc synthase trải qua lịch sử lâu dài của. Cấu trúc của enzim ATP synthase bao gồm: của enzim ATP synthase bao gồm:  F F 0 0 là một tiểu phần nằm trọn vẹn trong phần là một tiểu phần nằm trọn vẹn trong phần màng sinh học tế bào. màng sinh học tế bào.  F F 1 1 là tiểu phần của ATP synthase là ở trên màng là tiểu phần của ATP synthase là ở trên màng ngoài, trong cấu trúc của ty thể. ngoài, trong cấu trúc của ty thể.  Cấu trúc của enzim được nghiên cứu Cấu trúc của enzim được nghiên cứu qua lịch sử lâu dài, F1 từ thuật ngữ qua lịch sử lâu dài, F1 từ thuật ngữ “tiểu phần số 1” và F0 (được viết như “tiểu phần số 1” và F0 (được viết như một con số “0” ở bên dưới, chứ không một con số “0” ở bên dưới, chứ không phải là“không”) bắt nguồn từ tên gọi phải là“không”) bắt nguồn từ tên gọi của nó là oligomycine liên kết với tiểu của nó là oligomycine liên kết với tiểu phần phần  VD các cấu trúc tiểu phần các enzim của VD các cấu trúc tiểu phần các enzim của giống bò, nhiều tiểu phần có tên chữ cái là giống bò, nhiều tiểu phần có tên chữ cái là  Theo tiếng Hy Lạp tên chữ cái là: Theo tiếng Hy Lạp tên chữ cái là:  Theo tiếng La Mã tên hữ cái: a, b, c, d, e, f, g, Theo tiếng La Mã tên hữ cái: a, b, c, d, e, f, g, h. h.  Số khác có tên phức tạp hơn. Số khác có tên phức tạp hơn.  F6 (từ “tiểu phần 6”). F6 (từ “tiểu phần 6”).  OSCP (độ nhạy oligomycine sensitivity OSCP (độ nhạy oligomycine sensitivity conferral protein), conferral protein), ATP5O. ATP5O.  A6L (đặt tên cho gene mã hóa trong hệ gene A6L (đặt tên cho gene mã hóa trong hệ gene của ti thể). của ti thể).  IF1 (ức chế tiểu phần 1), IF1 (ức chế tiểu phần 1), ATPIF1. ATPIF1.  Tiểu phần F1 lớn và có thể được nhìn thấy dưới Tiểu phần F1 lớn và có thể được nhìn thấy dưới kính hiển vi điện tử truyền bằng nhuộm âm tính. kính hiển vi điện tử truyền bằng nhuộm âm tính. Đây là những tiểu phần có đường kính khoảng 9 Đây là những tiểu phần có đường kính khoảng 9 nm nằm ở bên trong khoảng không giữa hai màng nm nằm ở bên trong khoảng không giữa hai màng ti thể. Ban đầu chúng được gọi là các hạt sơ cấp và ti thể. Ban đầu chúng được gọi là các hạt sơ cấp và được cho rằng chứa toàn bộ bộ máy hô hấp của ty được cho rằng chứa toàn bộ bộ máy hô hấp của ty thể, nhưng thông qua một loạt các thí nghiệm, thể, nhưng thông qua một loạt các thí nghiệm, Ephraim Racker và đồng nghiệp của mình Ephraim Racker và đồng nghiệp của mình (là (là những người đầu tiên đã cô lập được những tiểu những người đầu tiên đã cô lập được những tiểu phần F1 vào năm 1961) phần F1 vào năm 1961) điều đó có thể thấy rằng điều đó có thể thấy rằng những hạt nhỏ này được liên hệ với hoạt động những hạt nhỏ này được liên hệ với hoạt động enzim ATPase mà không liên kết với ti thể và với enzim ATPase mà không liên kết với ti thể và với hoạt động của ATPase trong các phần nhỏ của ti hoạt động của ATPase trong các phần nhỏ của ti thể được tạo ra bởi sự lộ diện ti thể khi siêu âm. thể được tạo ra bởi sự lộ diện ti thể khi siêu âm. Hoạt động này của ATPase đã được liên kết với Hoạt động này của ATPase đã được liên kết với việc tạo ra ATP bởi một loạt các thí nghiệm trong việc tạo ra ATP bởi một loạt các thí nghiệm trong nhiều phòng thí nghiệm. nhiều phòng thí nghiệm. MỘT SỐ HÌNH ẢNH MÔ TẢ CẤU TRÚC MỘT SỐ HÌNH ẢNH MÔ TẢ CẤU TRÚC CỦA ATP SYNTHASE: CỦA ATP SYNTHASE: [...]... các thành phần của ATP synthase: ATP5 A1, ATP5 AL1 ATP5 B, ATP5 BL1 ATP5 C2, ATP5 D, ATP5 E, ATP5 F1, ATP5 G1, ATP5 G2, ATP5 G3, ATP5 H, ATP5 HP1, ATP5 I, ATP5 J, ATP5 J2, ATP5 L, ATP5 L2, ATP5 O, ATP5 S ATP6 , ATP6 AP1, ATP6 AP2 ATPSBL1, ATPSBL2 MT -ATP6 , MT -ATP8 SỰ TIẾN HÓA CỦA ATP SYNTHASE:  Sự tiến hóa của ATP synthase được cho là một ví dụ về sự tiến hóa kiểu mô-đun, nơi hai siêu đơn vị với chức năng riêng của chúng... men) ATP synthase ở nấm men, một trong những nghiên cứu sinh vật nhân chuẩn nhất ATP synthase và 5F1, 8F0 tiểu phần và 7 protein liên kết đã được xác định Hầu hết các protein này có homologues ở sinh vật nhân chuẩn khác         5 ATP synthase ở người: Sau đây là danh sách các gen mã hóa các thành phần của ATP synthase: ATP5 A1, ATP5 AL1 ATP5 B, ATP5 BL1 ATP5 C2, ATP5 D, ATP5 E, ATP5 F1, ATP5 G1, ATP5 G2,... quang hợp 2 ATP synthase (ở bò) Các ATP synthase bị cô lập từ ti thể tim bò (Bos taurus) về mặt hóa sinh và về cấu trúc, tính đặc trưng nhất của ATP synthase Tim bò được sử dụng như một nguồn cho enzim vì nồng độ cao của các ti thể trong cơ tim     3 ATP synthase (E.coli) ATP synthase (ở E.coli) là đơn giản nhất được biết đến hình thức của ATP synthase, với 8 loại tiểu phần khác nhau 4 ATP synthase. .. ATP SYNTHASE Ở CÁC SINH VẬT KHÁC NHAU:     1 ATP synthase (thực vật): Ở thực vật, ATP synthase cũng có mặt trong lục lạp (CF1F0 -ATP synthase) Enzim này được tích hợp vào màng tilacoit; CF1-phần gậy vào stroma (cơ chất), nơi mà các phản ứng tối của quang hợp (còn gọi là phản ứng không phụ thuộc vào ánh sáng hoặc chu kỳ Calvin) và tổng hợp ATP diễn ra Cơ cấu tổng thể và cơ chế xúc tác của ATP synthase. .. bằng cấu trúc cơ bản giống nhau và các quá trình của enzim ATP synthase bảo tồn trong tất cả các giới sinh vật F -ATP synthase cho thấy số lượng lớn giống nhau cả về chức năng và cơ chế để các V-ATPase Tuy nhiên, trong khi F -ATP synthase tạo ra ATP bởi sự tận dụng một gradient proton VATPase có trách nhiệm tạo ra một gradient proton tại chi phí của ATP, tạo ra các giá trị độ pH thấp như 1 Hạt F1 cũng cho... trong màu hồng) liên kết các phân tử ATP vừa được sản xuất với ái lực rất cao Cuối cùng, vị trí chu kỳ hoạt động trở lại trạng thái mở, giải phóng ATP, ADP và phosphat được ràng buộc hơn, sẳn sàng cho chu kỳ tiếp theo tổng hợp sản xuất ATP VAI TRÒ SINH LÝ ATP SYNTHASE:   Giống như các enzim khác, hoạt động của F0F1 ATP synthase là thuận nghịch Với số lượng đủ lớn ATP gây ra nó để tạo ra một sự chênh... phân ATP để tạo ra một gradient proton mà họ sử dụng cho tảo và vận chuyển các chất dinh dưỡng vào tế bào Trong hô hấp, vi khuẩn trong điều kiện sinh lý, ATP synthase thường chạy theo hướng đối diện, tạo ATP trong khi sử dụng hoạt hóa proton lực tạo bởi các dây chuyền vận tải điện tử như một nguồn năng lượng Quá trình tổng thể của việc tạo ra năng lượng theo kiểu này được gọi là oxy hóa phosphoryl ATP. .. cấu của ATP synthase nguyên vẹn hiện tại đang được biết đến ở độ phân giải thấp từ cryo-kính hiển vi điện tử (cryoEM), đối tượng nghiên cứu của phức hệ Mô hình cryo-EM của ATP synthase gợi ý rằng cuống ngoại vi là một cấu trúc linh hoạt bao trùm xung quanh phức hệ từ F1 đến F0    Theo các điều kiện thích hợp, các phản ứng enzim cũng có thể được thực hiện theo chiều đảo ngược, với thủy phân ATP đã... flop-flip, cơ chế mà đòi hỏi sự tổng hợp ATP được kết hợp với một sự thay đổi cấu trúc của enzim ATP synthase được tạo ra bằng cách luân phiên của tiểu phần Sau đó nhóm nghiên cứu của John E.Walker, tại phòng thí nghiệm Sinh học phân tử của MRC ở Cambridge nhưng bây giờ tại MRC Mitochondrial Biology Unit (cũng ở Cambridge) đã tinh chế được miền xúc tác F1 của ATP synthase Cấu trúc không đối xứng lớn nhất... “cho những khám phá đầu tiên của một enzim vận chuyển ion là Na+, K+-ATPase”  Cấu trúc tinh thể của F1 đã chỉ ra rằng có sự đóng mở luân phiên của các tiểu phần và (3 của mỗi: mỗi lần 3 chuyển động của các tiểu phần), sắp xếp giống như các múi cam xung quanh mỗi tiểu phần không đối xứng Theo mô hình hiện tại của quá trình tổng hợp ATP (gọi là mô hình xúc tác luân phiên), lực cơ động proton vượt qua . ATP5 G3 ATP5 G3 , , ATP5 H ATP5 H , , ATP5 HP1 ATP5 HP1 , , ATP5 I ATP5 I , , ATP5 J ATP5 J , , ATP5 J2 ATP5 J2 , , ATP5 L ATP5 L , , ATP5 L2 ATP5 L2 , , ATP5 O ATP5 O , , ATP5 S. ATP5 S.  ATP6 ATP6 ,. synthase:  ATP5 A1 ATP5 A1 , , ATP5 AL1 ATP5 AL1 . .  ATP5 B ATP5 B , , ATP5 BL1 ATP5 BL1 . .  ATP5 C2 ATP5 C2 , , ATP5 D ATP5 D , , ATP5 E ATP5 E , , ATP5 F1 ATP5 F1 , , ATP5 G1 ATP5 G1 , , ATP5 G2 ATP5 G2 ,. ATP5 O ATP5 O , , ATP5 S. ATP5 S.  ATP6 ATP6 , , ATP6 AP1 ATP6 AP1 , , ATP6 AP2 ATP6 AP2 . .  ATPSBL1 ATPSBL1 , , ATPSBL2 ATPSBL2 . .  MT -ATP6 MT -ATP6 , , MT -ATP8 MT -ATP8 . .