Cơ chế tạo ATP

-  Năng lượng trong quá trình vận chuyển e được dùng để bơm những ion H⁺ trong ty thể ra pha lỏng bên ngoài qua màng trong ty thể. Quá trình này tạo ra một gradient ion H⁺ qua màng trong. Vì H⁺ mang điện dương, sự chênh lệch nồng độ H⁺ tạo ra một sự chênh lệch điện thế giữa 2 phía của màng trong ty thể. Chính sự chênh lệch điện thế này tạo ra một lực đẩy H⁺ trở lại khuôn ty thể qua màng trong và lực này có thể tính được.

1 đơn vị pH = 10 lần chênh lệch nồng độ H⁺ chênh lệch một đơn vị pH qua màng = điện thế là 59 mV (ở 20oC)

R : hằng số  khí = 1,987 calo/mol  T: Nhiệt độ Kelvin.

F: hằng số faraday (23,062 calo/v¹ . moi •’) Vị/: Điện thế qua màng pmf: được đo bằng mV. Ở ty thể lúc nghỉ pmf = 220 mV – Chính lực đẩy H⁺ qua phức hợp F₀Fi đã tạo ra.

    Ba tiểu đơn vị p (chứa trung tâm hoạt động) có sự thay đổi ở 3 dạng cấu hình, 3 dạng này khác nhau về ái lực liên kết đối vối ATP, ADP và Pi.

    Ở phản ứng 1, ADP và Pi gắn vào 1 trong 3 tiểu đơn vị p (ở đây là p2) và đồng thời hình thành ATP (phản ứng 2). Lực đẩy H⁺ tạo ra một sự quay 120° của các phần a₃P₃ của Fl và giải phóng 1 phân tử ATP (ở phản ứng 3) từ 1 tiểu đơn vị p (ở đây là pl) kèm theo sự thay đổi cấu hình của cả 3 tiểu đơn vị p.

    Quá trình quay của Fl và tạo ATP được tiếp tục cho đến khi không còn sự chênh lệch về H⁺ giũa 2 phía của màng trong ty thể.

     Giả thuyết trên về cơ chế tạo ATP đã được chứng minh bằng các thực nghiệm .

+ Trong quá trình vận chuyển e’ của chuỗi vận chuyển điện tử có 3 vị trí mà năng lượng giải phóng từ sự vận chuyển e‘ đủ để đẩy H⁺ qua màng trong ty thể ra ngoài ty thể.

2e vận chuyển qua phức hợp NADH-CoQ reductasetạo ra năng lượng đủ để bơm 4 H⁺ qua màng trong.

2e’ vận chuyển qua phức hợp CoQH₂-Cytc reductasebơm 4H⁺ qua màng trong

2e vận chuyển qua phức hợp cytochrom ooddaselàm chuyển 2H⁺ qua màng.

    Tổng cộng 10 H⁺ được bơm từ trong ty thể qua màng trong ty thể ra ngoài khi 2e được vận chuyển từ NADH tới 0₂. Nếu đi từ Succcinat hoặc FADH₂ chỉ có 6 H⁺ được chuyển qua màng.

    Các thực nghiệm đã chứng minh rằng, sự vận chuyển 3H⁺ qua phức hợp FoFl đủ tạo 1 phân tử ATP từ ADP + Pi.