¿En qué dirección gira la ATP sintasa?

Respuesta corta
La dirección de rotación depende del punto de vista del observador y de la reacción catalizada por la ATP sintasa. Al sintetizar ATP, y visto 'desde abajo' (el observador mira hacia el espacio intermembrana mirando hacia la matriz mitocondrial), gira en el sentido de las agujas del reloj.

Antecedentes La
ATP sintasa es una enzima unida a la membrana con dos grandes subunidades; F0 y F1 _{. _} F ₀ se inserta en la membrana y canaliza iones H ⁺ desde el espacio intermembrana hacia el interior mitocondrial (Fig. 1). La conexión de la región del tallo F ₀ y F ₁ contiene la subunidad γ, que básicamente forma un eje giratorio impulsado por el flujo de H ⁺ . Esto hace que toda la unidad F ₁ gire durante la síntesis de ATP.

Ahora es importante saber antes de continuar; las enzimas funcionan básicamente de dos maneras, ya que simplemente establecen el equilibrio . Como tal, cualquier ATP sintasa es también una ATP hidrolasa . Cuando sintetiza ATP, la subunidad γ corre en el sentido de las agujas del reloj cuando se observa desde el “fondo” (el lado más cercano a la F ₀ y la membrana, ver Fig. 2). Cuando hidroliza ATP (p. ej., en condiciones de laboratorio no fisiológicas), se desarrolla en sentido contrario a las agujas del reloj, ya que la reacción y el movimiento de la subunidad γ se invierten (Nakamoto, 2008) .

La dirección en la que tiene lugar la rotación depende de los pasos involucrados (Fig. 3). En esta figura, se muestra la hidrólisis de ATP y se puede comparar con la quema de combustible en un motor de combustión. Ahora la dirección de H ⁺ se invierte, en contra de su gradiente de concentración y necesitando energía (la carretera a toda velocidad debajo de un automóvil, si lo prefiere). Debido a que la unión de ATP, la hidrólisis y la liberación de desechos (ADP + Pi ₎ provocan cada uno un giro de 120 ^° del rotor, la subunidad F1 gira un giro completo en cada ciclo (Yoshida, 2001) . Durante la síntesis de ATP se establece la dirección opuesta, ya que los desechos (ADP + Pi ₎ son absorbidos y fosforilados a ATP, durante los cuales el flujo de H ⁺reversa (similar a un automóvil que va cuesta abajo, solo los motores de combustión no pueden generar gas a partir de dióxido de carbono y agua, desafortunadamente).

^{Figura 1. Subunidades de la ATP sintasa. fuente: Universidad Estatal de Pensilvania}

^{Figura 2. ATP sintasa. fuente: Noji, 2004}

^{Fig. 3. ATP sintasa comparada con un motor de combustión. Un motor de combustión convierte la energía del combustible en la rotación de un rotor. Puede impulsar la admisión del gas combustible, la compresión, el encendido y el escape secuencialmente con solo una simple rotación del rotor central (panel derecho). La subunidad gamma F1 tiene tres cámaras de reacción (las subunidades beta catalíticas (paneles de la izquierda). Cada uno de los tres sitios de reacción pasa por tres pasos cíclicos en una diferencia de fase de 120° para provocar un movimiento rotatorio, muy similar a un motor de combustión. fuente : Yoshida, 2001}

<sub>Referencias
- Nakamoto, Arch Biochem Biophys (2008); 476 (1): 43–50
- Noji, Biohistory journal (invierno de 2004)
- Yoshida, Nature Rev Mol Cell Biol (2001); 2 : 669-77</sub>