ATPáza

ATPázy jsou třída enzymů, které katalyzují rozklad adenosintrifosfátu (ATP) na adenosindifosfát (ADP) a volný fosfátový iont. Při této defosforylační reakci se uvolňuje energie, kterou enzym (ve většině případů) využívá k pohonu dalších chemických reakcí, k nimž by jinak nedošlo. Tento proces je široce využíván ve všech známých formách života.

Některé takové enzymy jsou integrální membránové proteiny (ukotvené v biologických membránách) a přesouvají rozpuštěné látky přes membránu. (Ty se nazývají transmembránové ATPázy).

Transmembránové ATPázy importují mnoho metabolitů nezbytných pro buněčný metabolismus a exportují toxiny, odpadní látky a rozpuštěné látky, které mohou bránit buněčným procesům. Důležitým příkladem je sodíko-draselný výměník (neboli Na+/K+ATPáza), který vytváří rovnováhu iontových koncentrací, jež udržuje buněčný potenciál. Dalším příkladem je vodíko-draslíková ATPáza (H+/K+ATPáza nebo žaludeční protonová pumpa), která okyseluje obsah žaludku.

Kromě výměníků patří mezi další kategorie transmembránových ATPáz ko-transportéry a pumpy (některé výměníky jsou však zároveň pumpy). Některé z nich, jako například Na+/K+ATPáza, způsobují čistý tok náboje, jiné však nikoli. Ty se nazývají "elektrogenní", respektive "neelektrogenní" přenašeče.

Spojení mezi hydrolýzou ATP a transportem je víceméně striktní chemická reakce, při níž je na každou hydrolyzovanou molekulu ATP transportován pevný počet molekul rozpuštěné látky; například 3 ionty Na+ ven z buňky a 2 ionty K+ dovnitř na jednu hydrolyzovanou molekulu ATP pro výměník Na+/K+.

Transmembránové ATPázy využívají chemickou potenciální energii ATP, protože vykonávají mechanickou práci: transportují rozpuštěné látky ve směru opačném, než je jejich termodynamicky preferovaný směr pohybu, tj. ze strany membrány, kde je jejich koncentrace nízká, na stranu, kde je jejich koncentrace vysoká. Tento proces se považuje za aktivní transport.

Například zablokování vezikulárních H+-ATPAs by zvýšilo pH uvnitř vezikul a snížilo pH cytoplazmy.

Tento enzym pracuje, když se proton pohybuje po koncentračním gradientu dolů, čímž se enzym otáčí. Tento jedinečný rotační pohyb spojuje ADP a P a vytváří ATP.

ATP syntáza může fungovat i obráceně, tj. využívat energii uvolněnou hydrolýzou ATP k čerpání protonů proti jejich termodynamickému gradientu.

Uniporter - Cotransporter

Sympatizant: Na+/K+/2Cl- - Na/Pi3 - Na+/Cl- - Na/glukóza

Antiporter (výměník): Na+/H+ - Na+/Ca2+ - Cl-/HCO3- (pásmo 3)

ATPáza: F - V - H/K+ - Na+/K+ - Ca+ (SERCA, plazmatická membrána)

Halorhodopsin - protonová pumpa

Pyrofosfatáza (anorganická, thiaminová) - apiráza - thiamintrifosfatáza

Cu++ (Menkes, Wilson) - Ca+ (SERCA, plazmatická membrána) - Na+/K+ - H+/K+ - ATP syntáza - H+ (typ F) - H+ (typ V)

Dynein - kinezin - myozin