1. Protongradient: ATP-syntas drivs av en protongradient, även känd som en elektrokemisk gradient, över det inre mitokondriella membranet eller plasmamembranet i bakterier. Denna gradient etableras av elektrontransportkedjan, som pumpar protoner över membranet med hjälp av energin som härrör från flödet av elektroner under cellandning.
2. Konformationsförändringar: ATP-syntas består av flera proteinsubenheter, inklusive en central roterande enhet som kallas F₀ och ett perifert huvudstycke som kallas F₁. F₀-enheten är inbäddad i membranet och den innehåller en kanal som tillåter protoner att strömma igenom. När protoner passerar genom denna kanal får de strukturen att rotera.
3. Bindning av ADP och oorganiskt fosfat (Pi): F^-huvudstycket av ATP-syntas innehåller tre katalytiska ställen där ADP och oorganiskt fosfat (Pi) binder. Dessa bindningsställen genomgår konformationsförändringar drivna av rotationen av Fq-enheten.
4. Konformationsförändringar driver ATP-syntes: När F^-subenheten roterar, orsakar konformationsförändringarna i F^-huvudstycket att ADP- och Pi-molekyler kommer samman i den korrekta orienteringen för ATP-syntes. Enzymet katalyserar bildandet av en kovalent bindning mellan ADP och Pi, vilket resulterar i syntesen av ATP.
5. Släppning av ATP: De nyligen syntetiserade ATP-molekylerna frisätts från de katalytiska ställena på F^-huvudstycket. Dessa ATP:er diffunderar sedan in i den omgivande cellulära miljön, där de kan användas som energikälla för olika cellulära processer.
Sammanfattningsvis använder ATP-syntas den energi som lagras i protongradienten som upprättas av elektrontransportkedjan för att driva konformationsförändringar som underlättar syntesen av ATP från ADP och Pi. Rotationsmekanismen för ATP-syntas, i kombination med bindning och frisättning av substrat, möjliggör effektiv och kontinuerlig produktion av ATP, vilket ger den cellulära energivalutan för många biologiska processer.
