ATP-Synthase

Die ATP-Synthase ist ein komplexes Transmembranprotein, das die über den elektrochemischen Gradienten gespeicherte potenzielle Energie zur Synthese von ATP nutzt. Dieses Protein wirkt wie ein winziger Generator, der durch die Kraft der Wasserstoffionen gedreht wird, die über die Chemiosmose durch das Protein diffundieren (siehe Abbildung unten). Durch die Bewegung der Protonen wird die Stiel-Untereinheit der ATP-Synthase in Rotation versetzt, wodurch die aktive Stelle der Domain des Enzyms ihre Form verändert. Dies führt schließlich zur Phosphorylierung von ADP, das in einem Prozess namens oxidative Phosphorylierung in ATP umgewandelt wird.

Eine zylindrische Struktur bildet den Rotorteil der ATP-Synthase. Diese Struktur ist in die innere mitochondriale Doppelschichtmembran eingebettet. Protonen treten aus dem Intermembranraum in den Rotor ein und durchqueren ihn, um in der mitochondrialen Matrix wieder auszutreten. Die Protonen bewegen sich entlang eines elektrochemischen Gradienten, mit einer höheren Ladung im Intermembranraum und einer niedrigeren Ladung in der Mitochondrienmembran, so dass ihre Bewegung durch den Rotor Energie erzeugt und den Rotor zum Drehen bringt. Das aktive Zentrum der ATP-Synthase wird durch überlappende ovale Strukturen dargestellt, die sich in die Mitochondrienmatrix erstrecken. Hier zeigen die Pfeile, dass ADP und eine Phosphatgruppe in das aktive Zentrum eindringen und ein ATP-Molekül aus dem aktiven Zentrum freigesetzt wird.

Die ATP-Synthase ist ein Proteinkomplex, der den Protonengradienten in der inneren Mitochondrienmembran nutzt, um ATP zu produzieren.