高中生物ATP合成酶和ATP水解酶其实是 [复制链接]

ATP的合成水解反应是不是可逆反应？为什么不是可逆反应？

想必很多老师在讲解这一个内容时，为了说明这不是一个可逆反应，会让同学们从反应场所、物质基础、还有能量来源，还有催化所用的酶等角度去思考。不但场所不同，能量来源不同，而且从酶的专一性这个角度：“ATP合成是用的ATP合成酶，而ATP分解用的是ATP水解酶”故这不是一个可逆反应。

其实，这不是一个可逆反应这点没问题，但ATP合成酶和ATP水解酶却可以是同一种酶。定位在线粒体内膜上的ATP合酶（F1部分）既有ATP合成酶活性又有水解酶活性。“（ATP合酶）F1的功能是催化ATP合成，在缺乏质子梯度情况下则呈现水解ATP的活性。”(翟中和等主编《细胞生物学》第4版第91页）

引用知乎上一段话：“一般情况下，合酶（synthase）属于裂合酶；合成酶（synthetase）属于连接酶。但是，ATP这里例外。ATPsynthetase是不存在的，ATPsynthase属于EC3，水解酶。因为ATP的分解反应就是水解，合成也是水解（逆反应）。”

1，为什么远离A的高能磷酸键容易断裂？ATP合成酶是怎么样的酶？

答：查找资料，ATP有两个高能磷酸键，为什么远离A的容易断裂和形成，估计是和细胞内的酶有关，ATP合成酶专门催化ADP形成ATP。关于ATP合成酶的研究有科学家年获得诺贝尔奖。

ATP合成酶被称为世界上最小的发动机。它存在于细胞内的线粒体、叶绿体上，是生物体能量代谢的关键酶。它可以在跨膜质子动力势的推动下，利用ADP和Pi催化合成生物体的能量“通货”——ATP。

ATP合成酶的结构。

F1是酶的膜外部分，3个α亚基与3个β亚基交替排列，形成一个对称的橘瓣状结构。F0嵌在膜上，a亚基和b亚基二聚体排列在12个c亚基形成的环的外侧。膜内和膜外的两部分由γ、ε、δ和b等几个小亚基组成的颈部结构连接起来。连接F1和F0的颈部结构可以分为两部分：γ和ε亚基组成的位于酶的中央部位的“转子(rotor)”以及δ和b等亚基组成的“定子(stator)”。在合成或水解ATP的过程中，γ和ε亚基在通过F0的质子流的推动下旋转，依次与3个β亚基作用，调节β亚基上催化位点的构象变化；“定子”δ和b亚基比位于酶中央的颈部结构细得多，在一侧将α3β3与F0连接起来。

作用机理有多种假设，如化学偶联假说；构象假说；化学渗透假说。

有科学家新建立的模型——ATP合成和水解的详细机制，首次描述了这个具有双重功能的酶是如何又行使ATP合成功能，又行使ATP水解功能的，同时模型显示ATP水解的过程不仅是简单逆向合成过程。