ATP-Synthase

Das Enzym ATP-Synthase oder F_oF₁-ATPase ist ein Transmembranprotein. Die ATP-Synthase tritt abhängig vom Verhältnis der Substrate und Produkte entweder als ATP-verbrauchende Protonenpumpe oder als protonen-getriebene ATP-Synthase auf. Unter physiologischen Bedingungen besteht die Hauptaufgabe des Enzyms allerdings darin, die Synthese von ATP zu katalysieren. ATP ist eine energiereiche Verbindung, deren Bildung der Zufuhr von Energie bedarf:

ADP + Phosphat → ATP + H₂O mit ΔH ≈ 30,5 kJ/mol unter Standardbedingungen und ca. 50 kJ/mol unter physiologischen Bedingungen.

Um diese Energie aufzubringen, koppelt die ATP-Synthase die ATP-Bildung mit dem energetisch begünstigten Transport von Protonen (oder anderen Ionen) entlang eines Protonengradienten über eine Membran. Das Enzym spielt im Stoffwechsel fast aller bekannten Organismen eine zentrale Rolle, da ATP ununterbrochen als Energieüberträger benötigt wird.

Die ATP-Synthase setzt sich aus 8 bis 20 verschiedenen Untereinheiten zusammen. Sie gruppieren sich zu zwei Komplexen:

• Der wasserlösliche Komplex F₁ katalysiert die Bildung von ATP.
• Der wasserunlösliche, in eine Membran eingebaute Komplex F_o transportiert Protonen.

Das Enzym wird daher auch nach seinen beiden Untereinheiten als F_oF₁-ATPase bezeichnet.