Unterschied zwischen ATPase und ATP-Synthase

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 13:35

Hauptunterschied – ATPase vs. ATP-Synthase

Adenosintriphosphat (ATP) ist ein komplexes organisches Molekül, das an biologischen Reaktionen beteiligt ist. Es ist als „molekulare Währungseinheit“des intrazellulären Energietransfers bekannt. Es kommt in fast allen Lebensformen vor. Im Stoffwechsel wird ATP entweder verbraucht oder neu gebildet. Wenn ATP verbraucht wird, wird Energie durch Umwandlung in ADP (Adenosindiphosphat) bzw. AMP (Adenosinmonophosphat) freigesetzt. Das Enzym, das die folgende Reaktion katalysiert, ist als ATPase bekannt.

ATP → ADP + Pi + Energie wird freigesetzt

Bei anderen Stoffwechselreaktionen, die externe Energie einbauen, wird ATP aus ADP und AMP gebildet. Das Enzym, das die unten genannte Reaktion katalysiert, wird als ATP-Synthase bezeichnet.

ADP + Pi → ATP + Energie wird verbraucht

Der Hauptunterschied zwischen ATPase und ATP-Synthase ist also, dass ATPase das Enzym ist, das ATP-Moleküle abbaut, während die ATP-Synthase an der ATP-Produktion beteiligt ist.

Was ist ATPase?

Die ATPase oder Adenylpyrophosphatase (ATP-Hydrolase) ist das Enzym, das ATP-Moleküle in ADP und Pi (freies Phosphation) zersetzt. Diese Abbaureaktion setzt Energie frei, die von anderen chemischen Reaktionen in der Zelle genutzt wird. ATPasen sind die Klasse der membrangebundenen Enzyme. Sie bestehen aus einer anderen Klasse von Mitgliedern, die einzigartige Funktionen besitzen, wie Na⁺/K^{+-ATPase, Proton-ATPase, V-ATPase, Wasserstoff-Kalium-ATPase, F-ATPase und Calcium-ATPase. Diese Enzyme sind integrale Transmembranproteine. Die Transmembran-ATPasen bewegen gelöste Stoffe über die biologische Membran gegen ihren Konzentrationsgradienten, typischerweise durch Verbrauch der ATP-Moleküle. Die Hauptfunktionen der Mitglieder der ATPase-Enzymfamilie sind also der Transport von Zellmetaboliten durch die biologische Membran und der Export von Toxinen, Abfällen und gelösten Stoffen, die die normale Zellfunktion behindern können.}

Ein sehr wichtiges Beispiel ist die Natrium/Kalium-Austauscher-ATPase (Na⁺/K⁺-ATPase), die an der Aufrechterh altung der Zellmembran beteiligt ist Potenzial. Die Wasserstoff/Kalium-ATPase (H⁺/P⁺-ATPase) säuert den Magen an, was auch als „Magenprotonenpumpe“bekannt ist. Einige der ATPase-Enzyme arbeiten als Cotransporter und Pumpen. Aktiver Transport ist die Bewegung von Molekülen durch eine Membran von einem Bereich niedrigerer Konzentration zu einem Bereich höherer Konzentration von Molekülen gegen einen Konzentrationsgradienten. Der sekundäre aktive Transport beinh altet den elektrochemischen Gradienten. Die Cotransporter dienen dem sekundären aktiven Transport von Molekülen. Die Na⁺/K^{+-ATPase ist ein bekannter Kotransporter, der den Nettoladungsfluss verursacht.}

Abbildung 01: ATPase (Natrium-Kalium-Pumpe)

ATPase-Klassifizierung

Es gibt verschiedene ATPasen. Sie unterscheiden sich in Funktion, Struktur und den Ionen, die sie transportieren. ATPasen werden wie folgt klassifiziert:

• F-ATPase – Es kommt in bakteriellen Plasmamembranen, Mitochondrien und Chloroplasten vor. Der wasserlösliche Teil des Abschnitts F_{1hydrolysiert ATP.}
• V-ATPase – Es kommt in den eukaryotischen Vakuolen vor. Es katalysiert die ATP-Hydrolyse in Organellen wie der Protonenpumpe von Lysosomen, um gelöste Stoffe zu transportieren.
• A-ATPase – Archaea hat A-ATPase. Sie funktionieren wie F-ATPase.
• P-ATPase – Es kommt in Bakterien, Pilzen und eukaryotischen Membranen und Organellen vor. Es fungiert als Ionentransporter durch die Membran.
• E-ATPase – Ein Zelloberflächenenzym beinh altet die Hydrolyse von NTPS einschließlich extrazellulärem ATP.

Was ist ATP-Synthase?

Dies ist das Enzym, das ATP (Energiespeichermoleküle) erzeugt. Die Gesamtreaktion, die die ATP-Synthese katalysiert, ist wie folgt:

ADP + Pi + H⁺ (out) ⇌ ATP + H₂0 + H^+(ein)

Abbildung 02: ATP-Synthase

Da diese Reaktion energetisch ungünstig ist (ATP aus ADP) läuft sie in umgekehrter Richtung ab. Es hat zwei Hauptregionen in der Enzymstruktur. Dies hat eine rotierende Motorstruktur, die die ATP-Produktion ermöglicht. Sie sind die Region F1 (Fraktion 1) und die Region F₀ (Fraktion Null). Aufgrund dieses Rotationsmechanismus (molekulare Maschine) treibt die Region F0 _{die Rotation der Region F}1 _{an. F0} Region hat C-Ring und andere Untereinheiten wie a, b, d und F₆Die F₁-Region hat Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Untereinheiten. F₁ und F₀ bilden zusammen einen Weg für die Protonenbewegung durch die Membran. Sie produzieren hauptsächlich mehr ATP-Moleküle in der Elektronentransportkette durch oxidative Phosphorylierung.

Was sind die Ähnlichkeiten zwischen ATPase und ATP-Synthase?

• Beide regulieren die Anzahl der ATP-Moleküle in der Zelle.
• Beide sind Enzyme mit mehreren Untereinheiten.
• Beide können die Bewegung von Molekülen durch die Membran regulieren.
• Beide sind Enzyme mit hohem Molekulargewicht.
• Beide sind Proteinenzyme.

Was ist der Unterschied zwischen ATPase und ATP-Synthase?

ATPase vs. ATP-Synthase
ATPase ist das Enzym, das ATP-Moleküle abbaut.	ATP-Synthase ist das Enzym, das an der ATP-Produktion beteiligt ist.
Reaktion
ATPase katalysiert die energetisch günstige Reaktion (ATP zu ADP).	ATP-Synthase katalysiert die energetisch ungünstige Reaktion (ADP zu ATP).
Freies Phosphation
ATPase erzeugt freies Phosphation.	ATP-Synthase verbraucht freies Phosphation, um ATP zu produzieren.
Motorischer Rotormechanismus des ATP-Abbaus
ATPase zeigt den „Motor-Rotor-Mechanismus“des ATP-Abbaus nicht an.	ATP-Synthase zeigt den „Motor-Rotor-Mechanismus“der ATP-Produktion.
Reaktionstyp
ATPase ist an exothermen Reaktionen beteiligt.	ATP-Synthase ist an endothermen Reaktionen beteiligt.

Zusammenfassung – ATPase vs. ATP-Synthase

ATP-Produktions- und Hydrolyseprozesse finden sich in fast allen Lebensformen. In den Stoffwechselreaktionen werden sie entweder verbraucht oder regeneriert. Wenn sie verbraucht werden, wird Energie freigesetzt. ADP (Adenosindiphosphat) und AMP (Adenosinmonophosphat) werden während des ATP-Abbaus produziert. Das Enzym, das die ATP-Abbaureaktion katalysiert, ist als ATPase bekannt. Bei anderen Stoffwechselreaktionen entsteht ATP aus ADP und AMP. Das Enzym, das die ATP-Produktionsreaktionen katalysiert, wird als ATP-Synthase bezeichnet. Dies ist der Unterschied zwischen ATPase und ATP-Synthase.

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