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ATP酶的作用機制

ATP酶又稱為三腺苷酶，是一類能將三腺苷（ATP）催化水解為二腺苷（ADP）和根離子的酶，這是一個釋放能量的反應(yīng)。在大多數(shù)情況下，能量可以通過傳遞而被用于驅(qū)動另一個需要能量的化學(xué)反應(yīng)。這一過程被所有已知的生命形式廣泛利用。

ATP是三腺苷的英文縮寫符號，它是各種活細(xì)胞內(nèi)普遍存在的一種高能化合物。高能化合物是指水解時釋放的能量在20.92kJ/mol(千焦每摩爾)以上的化合物，ATP水解時釋放的能量高達(dá)30.54kJ/mol。

ATP的分子式可以簡寫成A-P～P～P。簡式中的A代表腺苷，P代表基團，～代表一種特殊的化學(xué)鍵，叫做高能鍵。
 

ATP的水解實際上是指ATP分子中高能鍵的水解。高能鍵水解時能夠釋放出大量的能量，ATP分子中大量的化學(xué)能就儲存在高能鍵中。

部分ATP酶是內(nèi)在膜蛋白，可以錨定在生物膜上，并可以在膜上移。

ATP酶與ATP水解反應(yīng)耦合的轉(zhuǎn)運是一個嚴(yán)格的化學(xué)反應(yīng)，即每分子ATP水解能夠使一定數(shù)量的溶液分子被轉(zhuǎn)運。例如，對於鈉鉀ATP酶，每分子ATP水解能夠使3個鈉離子被運出細(xì)胞，同時2個鉀離子被運入。

 
ATP酶的作用機制

跨膜ATP酶需要ATP水解所產(chǎn)生的能量，因為這些酶需要做功：它們逆著熱力學(xué)上更容易發(fā)生的方向來進行物質(zhì)運輸，換句話說，以膜為參照，它們可以將物質(zhì)從低濃度的一邊運送到高濃度的一邊。這一過程被稱為主動運輸。

關(guān)于ATP酶催化ADP氧化化成ATP的機制，先后提出過幾種假說

1、化學(xué)偶聯(lián)假說；
2、構(gòu)象假說；
3、化學(xué)滲透假說。

目前流行的是化學(xué)滲透假說，由英國生物化學(xué)家P.Mitchell于1961年提出。該學(xué)說很好地說明線粒體內(nèi)膜中電子傳遞、質(zhì)子電化學(xué)梯度建立、ADP化的關(guān)系，并具有大量的實驗支持，得到*并獲得了1978年諾貝爾獎。

化學(xué)滲透假說的基本設(shè)想是：當(dāng)高能電子沿呼吸鏈傳遞時，釋放出的能量使質(zhì)子（H+）從線粒體內(nèi)膜的基質(zhì)側(cè)泵至膜間隙；內(nèi)膜形成電化學(xué)質(zhì)子梯度。在該梯度中蘊藏了能量，這種能量經(jīng)ATP合成酶催化驅(qū)使ADP和無機形成ATP，即為氧化化過程。

此假說依據(jù)線粒體的功能有四點具體的假設(shè)：
1、呼吸鏈各組成成分在線粒體內(nèi)膜上有一定的位置。當(dāng)電子從一種載體傳遞至另一種載體時，將質(zhì)子泵出基質(zhì)

2、線粒體ATP合成酶復(fù)合體也可跨膜轉(zhuǎn)運質(zhì)子，但其作用是可逆的。該復(fù)合體利用足夠的電化學(xué)質(zhì)子梯度能量在其內(nèi)部合成ATP，這時質(zhì)子由膜間隙通過復(fù)合體向基質(zhì)方向流動；當(dāng)電化學(xué)質(zhì)子梯度不足以合成ATP時，ATP酶復(fù)合體能水解ATP，產(chǎn)生的能量將質(zhì)子從基質(zhì)側(cè)泵到膜間隙。

3、線粒體內(nèi)膜一般不允許離子透過，特別是H+、OH-不能自由通透。

4、內(nèi)膜上含有許多載體蛋白質(zhì)，作為中間物幫助代謝物和一些無機離子進、出基質(zhì)腔。

ATP酶的作用機制

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