Фермент АТФ-синтаза состоит из множества белковых цепей, формирующих два больших компонента:

●компонент Fо (олигомицин-чувствительный)– его функция каналообразующая, через него выкачанные наружу ионы водорода устремляются в матрикс,

●компонент F1 (fraction 1, англ. - часть 1) – его функция каталитическая. Именно он, используя энергию протонного градиента, синтезирует АТФ.

Строение компонента Fо

Данный компонент погружен в мембрану, является интегральным белком цилиндрической формы, образован субъединицами типов a и b, и 10-12 субъединицами типа с, собранными в единый комплекс. В каждой из c-субъединиц есть отрицательно заряженные центры связывания протонов – остатки аспарагиновой кислоты. Эти центры взаимодействуют с полуканалами для ионов H+, открывающимися наружу (в межмембранное пространство), и внутрь (в матрикс).

a- и b-Субъединицы являются структурными. Их задача - обеспечить прикрепление к мембране F1-компонента.

Строение АТФ-синтазы

Строение компонента F1

Молекулы этого компонента состоят из девяти субъединиц пяти различных типов (3α, 3β, γ, δ, ε). Основной функциональной субъединицей F1-компонента является гексамер, состоящий из 3α- и 3β-субъединиц. Через δ-субъединицу гексамер присоединен к b-субъединице (Fo), которая в свою очередь зацеплена в мембране за a-субъединицу Fo-компонента. Таким образом, гексамер 3αβ фиксирован и неподвижен. Каталитический центр, в котором и происходит синтез АТФ, находится в β-субъединице .

γ-Субъединица одним концом жестко связана с комплексом c-субъединиц (Fo), другим концом она входит внутрь гексамера 3αβ. С ней дополнительно связана минорная субъединица ε.

Взаимодействие F1 и Fo

Синтез АТФ происходит за счет энергии, высвобождающейся при прохождении протонов через каналы комплекса Fo.

Протоны из межмембранного пространства достигают своих центров связывания на с- субъединицах (Fo)через входной полуканал и прикрепляются к аспартату, нейтрализуя его отрицательный заряд. Лишенная заряда с-субъединица меняет свою конформацию и принуждает Fo-комплекс вращаться вокруг своей оси, доставляя протоны к другому полуканалу , который направлен уже в матрикс митохондрий. Поскольку концентрация ионов H+ в матриксе низка, то они легко отрываются от аспартата и уходят внутрь, а