matrice Sp. Interm. Il gambo (γε) cilindro C10 ruota con esso H + H+ H + H + H + H H + H H + H + H + H +

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1 I protoni si muovono secondo gradiente attraverso un canale d ingresso creato dalla subunità a e raggiungono il cilindro c 10. Quando una subunità c lega 1 un altro è rilasciato nella matrice lasciando un sito vuoto. F 1 Matrice Il passaggio di nel canale protonico in direzione della marice provoca la rotazione della componente F O e del gambo in modo da esporre il sito c vuoto sul canale d ingresso dei protoni F o Spazio intermembrana

2 matrice γε γε γε H+ Sp. Interm. γε γε Il gambo (γε) H inserito nel + H+ cilindro C10 ruota con esso

3 La rotazione del gambo all interno dell esamero α 3 -β 3 modifica la sua conformazione aprendo e chiudendo i siti attivi in cui è sintetizzato ATP Occorre che ~ 10 attraversino la porzione F0 per avere una rotazione completa. Cioè occorre l ossidazione di 1 NADH. Matrice Siti attivi: all interfaccia α-β F 1 (~ 3 ATP sintetizzati ogni rotazione completa: mediamente 1 ATP ogni 3 traslocati ). Spazio intermembrana F o

4 La forza motrice protonica creata dall ossidazione di 1 NADH è tale da produrre ~ 3 ATP (2,5 per ogni ½ O 2 ridotto), quella determinata dall ossidazione di 1 FADH 2 consente la sintesi di ~ 2 ATP (1,5 per ogni ½ O 2 ridotto). Il gradiente protonico si instaura lungo tutta la membrana mit. Interna, ma questo gradiente può essere utilizzato solo dalle varie copie di ATP-sintasi. Esse lavorano contemporaneamente e cooperano nel dissipare il gradiente. Anche la traslocasi Pi/H+ contribuisce a dissipare il gradiente.

5 3 siti catalitici, ciascuno può assumere 3 diverse conformazioni APERTA (0): rilascia l ATP appena sintetizzato e accoglie ADP + P i ALLENTATA (L): lega saldamente ADP + P i STRETTA (T): favorisce la condensazione di ADP + P i in ATP ATP è legato al sito stretto ADP e P i si legano al sito allentato Rotazione dell asse γ di 120 : i 3 siti cambiano conformazione Il sito allentato diventa stretto e sintetizza ATP Il sito stretto diventa un sito aperto e rilascia ATP

6 Adeninanucleotide traslocasi (antiporto) Esce 1 carica negativa netta (secondo gradiente) ATP sintasi Fosfato translocasi (simporto) Sfrutta il gradiente protonico per traslocare il fosfato all interno: utilizza 1 ogni 3 che entrano invece con l ATP-sintasi

7 Agenti che interferiscono con la fosforilazione ossidativa Inibizione del trasferimento di elettroni Inibizione dell ATP-sintasi Cianuro Azide Monossido di carbonio Antimicina A Rotenone Amytal Piericidina A Aurovertina Oligomicina Venturicidina citocromo c-ossidasi Trasferimento cit. b/cit. c 1 Trasferimento centri Fe-S/Q Componente F 1 Componente F O Disaccopiamento della fosforilazione dal trasferimento elettronico FCCP DNP Valinomicina Termogenina Carriers protonici idrofobici Ionoforo Forma canali protonici Inibizione dello scambio di membrana ATP-ADP Attratiloside Adenina-nucleoside traslocasi

8 Nelson Cox, I PRINCIPI DI BIOCHIMICA DI LEHNINGER, Zanichelli editore S.p.A. Copyright

9 AGENTI DISACCOPPIANTI IDROFOBICI Molecole liposolubili debolmente acide che si inseriscono nella membrana mitocondriale interna e fanno si che le reazioni redox attraverso i complessi continuino ad avvenire consumando l ossigeno senza però che venga sintetizzato ATP. Spazio intermembrana Matrice Funzionano da carriers di : li legano sul lato esterno della membrana mitocondriale interna e li portano dentro la matrice: dissipano il gradiente protonico. I protoni rientrano nella matrice senza passare attraverso l ATP-sintasi

10 TERMOGENINA (UCP1) proteina disaccoppiante presente nei mitocondri del grasso bruno (tessuto adiposo presente nei neonati di mammifero, e nei mammiferi che vanno in letargo). Costituisce una via di ingresso per i protoni nella matrice senza che debbano passare per l ATP-sintasi. L energia è dissipata sottoforma di calore. Nel tessuto adiposo e muscolare dell essere umano adulto sono presenti le UCP2 e UCP3: proteine disaccoppianti che servono a regolare la velocità metabolica. Se la loro attività è elevata il metabolismo viene accelerato e così anche il consumo di combustibili accumulati.