A ATP sintase é uma grande enzima que se encontra na membrana mitocondrial interna. Está dividida em:
- Secção da cabeça F1
- Canal de protões F0
É vital para a transdução de um gradiente de protões para a energia contida na ligação fosfato terminal do ATP durante a fosforilação oxidativa. Os protões passam pelo canal de protões ao longo do seu gradiente quimiosmótico e induzem simultaneamente uma alteração na secção da cabeça. A alteração configuracional desencadeia a reação: ADP + fosfato inorgânico -> ATP.
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