Ejercicio resuelto de Enzimas · Biología · Castilla y León · 2020

Respecto a la ATP sintetasa:

a) ¿Qué tipo de biomolécula es y dónde se localiza? (0,4)

b) ¿Qué papel desempeña? Explique brevemente su funcionamiento. (1,0)

c) ¿En qué procesos metabólicos participa? (0,6)

$\textbf{a) ¿Qué tipo de biomolécula es y dónde se localiza? (0,4)}$

La ATP-sintetasa o ATP-sintasa es una proteína, y más concretamente un complejo enzimático transmembranoso que funciona además como canal de protones.

Se localiza en la membrana mitocondrial interna, sobre todo en las crestas, y en la membrana de los tilacoides del cloroplasto; en las bacterias, en su membrana plasmática. Siempre, por tanto, en una membrana capaz de sostener un gradiente de protones, que es su combustible.

$\textbf{b) ¿Qué papel desempeña? Explique brevemente su funcionamiento. (1,0)}$

Su papel es sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico, aprovechando la energía almacenada en el gradiente electroquímico de protones. Es la enzima que cobra, en forma de moneda energética utilizable, todo el trabajo previo de las cadenas de transporte de electrones.

Su funcionamiento se explica con la hipótesis quimiosmótica de Mitchell. El transporte de electrones a lo largo de la cadena va bombeando protones a través de la membrana, de modo que se acumulan a un lado —en el espacio intermembrana de la mitocondria o en el interior del tilacoide— y se crea una diferencia de concentración y de carga: la fuerza protonmotriz. Como la membrana es impermeable a los protones, estos solo pueden volver atravesando la ATP-sintasa. Al pasar a favor de gradiente por su canal, su flujo hace girar la parte rotatoria de la enzima, y ese giro provoca cambios de conformación en las subunidades catalíticas que acoplan el ADP y el fosfato y liberan el ATP ya formado. Es, literalmente, un motor molecular movido por una corriente de protones.

$\textbf{c) ¿En qué procesos metabólicos participa? (0,6)}$

En la mitocondria participa en la respiración celular, y dentro de ella en la fosforilación oxidativa: los protones vuelven del espacio intermembrana a la matriz y con ese flujo se sintetiza la mayor parte del ATP de la célula.

En el cloroplasto participa en la fotosíntesis, en la llamada fotofosforilación: los protones acumulados en el interior del tilacoide durante la fase luminosa vuelven al estroma a través de la enzima y se obtiene el ATP que después consumirá el ciclo de Calvin.

En las bacterias hace lo propio sobre la membrana plasmática, tanto en la respiración como en la fotosíntesis bacteriana. En los tres casos el mecanismo es idéntico, lo que constituye por cierto otro apoyo a la teoría endosimbiótica.