Kompleks ATP-Sintase terdiri dari dua bagian, F O dan F 1 . F O terdiri dari 3 jenis subunit dengan jumlah yang tidak sama, yaitu protein a (1), b (2) dan c (9-12). Polipeptida ini dimasukkan ke dalam membran tilakoid, terbentuk di dalam saluran proton, di mana aliran proton terjadi dari lumen ke stroma.
F 1 terdiri dari setidaknya 5 polipeptida ekstrinsik (α,, d, g, e), membentuk struktur bola, yang mengandung situs katalitik untuk sintesis ATP. Energi gradien elektrokimia proton, yang diciptakan selama pengangkutan elektron antara fotosistem, digunakan untuk sintesis ATP melalui mekanisme kemosmotik yang diusulkan oleh Peter Mitchell pada tahun 1960.
ADP -3 + Pi -2 + H + =========> ATP -4 + H 2 O
Menurut mekanisme ini, yang menawarkan Mitchell Hadiah Nobel Kimia pada tahun 1976, perbedaan konsentrasi ion dan perbedaan potensial listrik melintasi membran adalah sumber energi bebas yang digunakan untuk mensintesis ATP.
Mitchell mengusulkan bahwa energi total yang tersedia untuk sintesis ATP, yang disebut gaya motor proton (Δp), dihasilkan dari jumlah potensial kimia proton (ΔpH) dan potensial listrik transmembran (ΔΨ):
p = pH +
Penjelasan mekanisme enzimatik sintesis ATP dikemukakan oleh Paul Boyer dan John Walker. Para peneliti ini dianugerahi Hadiah Nobel Kimia 1997 untuk penemuan ini.
Boyer dan rekan mengklarifikasi struktur tiga dimensi ATP-sintase (gambar di bawah).
Struktur tiga dimensi ATP-sintase
Menurut mekanisme yang diusulkan oleh Boyer dan Walker, ketika ion hidrogen mengalir melalui membran melalui disk yang dibentuk oleh subunit C dari bagian Fo , disk dipaksa untuk berputar. Rotasi ini memaksa subunit gamma dari bagian F1 yang terhubung ke piringan itu untuk berputar. Tiga subunit beta dan alfa dari bagian F1 tidak dapat berputar karena ditambatkan oleh subunit b.
Subunit gamma berputar di dalam silinder yang terdiri dari 6 subunit alfa dan beta. Karena subunit gamma asimetris, rotasinya menyebabkan perubahan struktural pada subunit beta. Beta subunit perubahan dalam tiga cara β O , β L dan β T .
Perubahan struktural pada subunit beta memungkinkan ADP dan ATP untuk berikatan dengan kekuatan yang berbeda (gambar di bawah)
Tahapan sintesis ATP. Subunit g asimetris menyebabkan perubahan konformasi subunit. Dalam keadaan A, β O terbuka, β L siap menerima ADP dan Pi, sedangkan β T dengan molekul ATP sudah terbentuk. Pada keadaan B, C dan D berikut, subunit mengubah konformasinya, memungkinkan pembentukan dan pelepasan ATP secara terus-menerus.