La Fosforilazione Ossidativa per i test Medico Sanitari

Ed eccoci arrivati all’ultimo episodio della saga “Respirazione cellulare”.

Nelle puntate precedenti:

▶️La Glicolisi

▶️Il Ciclo di Krebs

▶️La Catena di trasporto degli elettroni

Prima di addentrarci con il meccanismo catalitico dell’ATP sintasi, dobbiamo avere ben chiaro il concetto della funzionalità del NADH. Derivando da processi di ossidazione (Glicolisi e TCA), ci aspettiamo che dia i presupposti per la formazione di energia, di ATP.

Infatti, i 4 complessi respiratori della catena respiratoria (posti a livello della membrana interna mitocondriale, si servono del NADH e anche del FADH2 (quindi dei coenzimi ridotti) per pompare nello spazio tra le due membrane mitocondriali ioni idrogeno.

Più nello specifico, il complesso I pompa nello spazio intermembrana 4 ioni idrogeno, il complesso II non pompa nessuno ione idrogeno, questo perché è un enzima del Ciclo di Krebs, l’unico enzima del TCA associato alla membrana interna (come ricordiamo, è quell’enzima che media la trasformazione da Succinato a Fumarato, che si serve di FAD che riduce a FADH2), il complesso III pompa 4 ioni idrogeno nello spazio intermembrana mentre il complesso IV pompa solo 2 ioni idrogeno nello spazio intermembrana.

Ma a cosa servono questi ioni idrogeno nello spazio intermembrana? Questi creano il gradiente protonico per far sì che l’ATP Sintasi possa lavorare e quindi produrre ATP.

Ma in che modo?

Visualizziamo un attimo la struttura dell’ATP Sintasi. Questa è costituita da due subunità, la subunità F1 (sporge nella matrice) e quella Fo (associata alla membrana mitocondriale interna). Ognuna di queste subunità è costituita a sua volta da altre subunità, con le subunità che costituiscono la F1 che sono fondamentali per la sintesi di ATP. Queste infatti formano una sorta di nucleo che, ruotando, cambiano conformazione e fanno sì che avvenga prima il legame di ADP e Pi, poi la formazione di ATP e poi il rilascio di ATP nella matrice.

Ruotando? Ma come fanno a ruotare?

Sappiamo che i complessi respiratori pompano nell’intermembrana ioni idrogeno. Questi poi, attraverso rotazione di una specifica subunità della Fo (quella associata alla membrana), sono riportati nella matrice, riequilibrando il gradiente tra matrice e spazio intermembrana.

Questa rotazione ha quindi la funzione di un vero e proprio canale per i protoni.
La rotazione della specifica subunità di Fo scaturisce intanto la rotazione del “nucleo” di subunità che formano la F1, in quanto le due parti sono collegate da un braccio che trasferisce la forza rotazionale, come un palo di scopa.

Quindi, responsabile della sintesi di ATP è il gradiente protonico, l’alta concentrazione di ioni idrogeno nello spazio intermembrana che fa sì che, una volta che questi vengono portati nella matrice attraverso la rotazione della specifica subunità di Fo, questa trasferisca, proprio per quel braccio che fa da collegamento, questa forza rotazionale al nucleo di subunità che compongono la F1 che, ruotando, cambiano conformazione e permettono prima il legame di ADP e Pi, poi la sintesi di ATP e poi il rilascio di questo nella matrice.

Ovviamente, associate alla matrice mitocondriale interna, ci saranno delle pompe che permettono all’ATP di uscire dalla matrice (facendo entrare contestualmente ADP) e permettono l’entrata dello ione fosfato.

Un video fantastico che riepiloga il meccanismo dell’ATP sintasi è questo: clicca qui

E’ stato un piacere, alla prossima dispensa!

Pro-Med tutta

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