martes, 13 de diciembre de 2011

El rotor biológico más pequeño : La ATP Sintasa


En eubacterias, cloroplastos y las mitocondrias, la síntesis de ATP se lleva a cabo por una máquina molecular muy compleja conocida como ATP sintasa. Esta se encuentra en las membranas internas de los orgánulos, donde se utiliza la fuerza motríz de los protones de la  transmembrana (PMF por sus siglas en inglés) generada por la oxidación de los nutrientes como fuente de energía para la fabricación de ATP. El PMF a través de la membrana interna de los orgánulos se acopla a la síntesis química de ATP a partir de ADP y fosfato por un mecanismo giratorio como el que se ilustra en la Figura.

Durante la síntesis de ATP, el rotor central gira en la dirección que se muestra alrededor de 150 veces por segundo. Con el fin de proporcionar energía para sostener nuestras vidastodos los días, cada uno de nosotros produce una cantidad de ATP por este  mecanismo que es aproximadamente igual al peso de nuestro cuerpo.

El motor rotatorio (rotor) más pequeño de la biología, es la ATP sintasa. Todo el trabajo realizado dentro de su cuerpo se realiza al romper enlaces químicos en el ATP, la "moneda energética de la células".¿Sabía usted que puede convertir el peso de su cuerpo (o un estimado de 50 kg) de la ATP por día?

¿De dónde viene este ATP? Es sintetizado por una máquina molecular muy sofisticada, la ATP sintasa, incrustado en la membrana interna de nuestras mitocondrias. La energía que procede de la oxidación de alimentos da como resultado protones, que se bombean a través de la membrana para crear un gradiente de protones. Los protones impulsan la rotación de un anillo circular de proteínas en la membrana que a su vez mueven un eje central. El eje interactúa secuencialmente con uno de los tres sitios catalíticos dentro de un hexámero, creando ATP (pequeñas mariposas en la película). La ATP sintasa rota alrededor de 150 veces / segundo

Para visualizar la rotación con un microscopio, una barra fluorescente muy larga (de filamentos de actina) se unió químicamente con el eje central. Ver películas reales (no animaciones!) de como la enzima gira se puede ver en el siguiente enlace:
http://www.k2.phys.waseda.ac.jp/F1movies/F1long.htm

Note que la rotación es más lenta, con más barras. El rotor produce un torque de 40 nm pN (40 pico Newtons por nanómetro), independientemente de la carga. Esta sería la fuerza que tendría que ejercer sobre una barra de 500 m de largo para girarla, mientras esta de pie en el fondo de una piscina grande y al ritmo indicado en la película.

¿Cómo surgió esta sorprendente evolución del rotor? La estructura hexamerica está relacionada con las helicasas del ADN que giran a lo largo de la doble hélice del ADN, utilizando ATP para descomprimir los dos filamentos separados. El motor H+ tiene prioridad en los motores de los flagelos que utilizan gradientes de protones para impulsar la rotación de largos filamentos, permitiendo que las bacterias moverse a través de su entorno. En algún momento, un motor H+  se reunió con una helicasa como un hexamero para crear un rotor quede pueda mover al hexámero a la inversa, para sintetizar ATP.

En 1997, el Premio Nobel de Química fue otorgado a John Walker y Pablo Boyer para resolver el mecanismo de la estructura y cíclica de la ATP sintasa, respectivamente.


Salu2 a tod@s y felicidades a Rita R. pues hoy esta de cumpleaños

Mr. Moon.
La vida es un 10% como viene y un 90% como la tomamos.

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