Механизм синтеза АТФ

Образование АТФ в организме человека протекает в процессе окислительного фосфорилирования в митохондриях клетки. В митохондриях процессокисления субстратов сопровождается сопряженным процессом фосфорилирования, т.е. синтеза из АДФ и фосфорной кислоты молекулы АТФ.

Для биосинтеза АТФ необходимы 2 условия:

1) потенциал свыше 0,2 вольта,

2) наличие активного фермента – протонзависимой-АТФ-синтазы.

Внутренняя мембрана митохондрий проницаема для протонов лишь в одном направлении: из матрикса в сторону межмембранного пространства. Обратное движение протонов в матриксе возможно лишь через протонные каналы, в которых в неактивной форме находится фермент протонзависимая АТФ-синтетаза.

В 30-е годы академик В. А. Энгельгард обнаружил, что при тканевом дыхании митохондрий наряду с кислородом используется неорганический фосфат. При этом на одну молекулу кислорода расходуется три молекулы фосфата, т.е. отношение P/O=3. Этот показатель позднее был назван коэффициентом фосфорилирования. В дыхательной цепи имеется 3 пункта сопряжения дыхания (транспорт протонов и электронов) с фосфорилированием (присоединение неорганического фосфата к АДФ). Реакция протекает по уравнению:

АДФ+ H₃PO₄ =АТФ+H₂О

Таким образом, окислительное фосфорилирование – это механизм синтнза АТФ при переносе электронов и протонов от субстрата на кислород.

Итак, при токе электронов через каждый из указанных трех ферментативных комплексов до кислорода трижды в ЦПЭ создаются необходимые два условия для биосинтеза АТФ («пункты сопряжения», «участники фосфорилирования») и на один окисленный НАДН + Н⁺ образуется три молекулы АТФ, а на один окисленный ФАДН₂ – две молекулы АТФ.

Регуляция окислительного фосфорилирования осуществляется на трех уровнях:

1) на уровне количества субстратов окисления;

2) на уровне количества кислорода в митохондриях;

3)на уровне отношения АТФ

АДФ + Н₃РО₄

Если в обычных условиях здоровый организм не испытывает недостатка в субстратах окисления и кислорода, то основным регулирующим фактором является «энергетический статус клетки», т.е. соотношение АТФ/АДФ.