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L'ATP synthase est une grande enzyme qui se trouve dans la membrane mitochondriale interne. Elle est divisée en :
Il est essentiel pour la transduction d'un gradient de protons en énergie contenue dans la liaison phosphate terminale de l'ATP au cours de la phosphorylation oxydative. Les protons traversent le canal à protons le long de leur gradient chimiosmotique et induisent simultanément un changement dans la section de tête. Le changement de configuration déclenche la réaction : ADP + phosphate inorganique -> ATP.
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