Une ATP synthase est toute enzyme, ou prot?ine catalytique, qui est principalement impliqu?e dans la synth?se de l’ad?nosine triphosphate (ATP), l’une des unit?s les plus importantes de stockage d’?nergie dans les syst?mes biologiques. Diff?rentes vari?t?s d’ATP synthase apparaissent dans diff?rents types de cellules et d’organites ainsi que dans des organismes totalement diff?rents. Chez les plantes, par exemple, la CF1FO-ATP synthase est pr?sente dans les membranes thylako?des des chloroplastes, qui sont principalement responsables de la photosynth?se. Chez les animaux, en revanche, la F1FO-ATP synthase est pr?sente dans la mitochondrie, les organites responsables de la production d’?nergie. Malgr? ces diff?rences de type et d’emplacement, les composants centraux de l’enzyme ont tendance ? ?tre assez similaires dans tous les organismes.
Comme l’indiquent les noms des diff?rents types de prot?ines, il existe deux sous-unit?s principales des enzymes synth?tisant l’ATP, FO et F1. La sous-unit? FO – « O » et non « z?ro » – est ainsi nomm?e car elle se lie ? l’oligomycine, qui est essentielle pour certains aspects de la synth?se de l’ATP. Cette partie de l’ATP synthase est int?gr?e dans les membranes de la mitochondrie, tandis que F1, qui signifie simplement ? Fraction 1 ?, est ? l’int?rieur de la matrice des mitochondries. Il est possible que ces sous-unit?s aient ?t?, ? un moment donn?, des prot?ines compl?tement s?par?es qui, au cours de l’histoire de l’?volution, ont ?t? int?gr?es dans une structure tr?s r?pandue dans la nature.
Le processus de synth?se de l’ATP n?cessite une certaine ?nergie, et l’enzyme ATP synthase est ?quip?e pour r?pondre ? ce besoin. La sous-unit? FO utilise un gradient de protons pour produire l’?nergie n?cessaire ? la synth?se r?elle de l’ATP, qui se produit dans la sous-unit? F1. Un gradient de protons est un type de gradient ?lectrochimique dans lequel l’?nergie potentielle caus?e par les diff?rences de charge ? travers une membrane est utilis?e pour alimenter divers processus biochimiques. Parfois, le gradient de protons est en fait l’objectif final ; dans ces cas, l’ATP peut effectivement ?tre consomm? pour fournir l’?nergie n?cessaire.
La structure et la fonction de l’ATP synthase sont presque les m?mes dans tous les organismes. Diff?rentes sous-unit?s sont parfois impliqu?es, et diff?rents nombres et arrangements des sous-unit?s sont parfois utilis?s, mais ? la base, les domaines prot?iques et les processus biochimiques impliqu?s sont tr?s similaires. Cette similitude rend l’ATP synthase int?ressante d’un point de vue ?volutif. Le fait que l’enzyme ait ?t? si bien conserv?e dans la plupart des organismes ? travers l’histoire implique que les structures ont ?t? d?velopp?es tr?s t?t dans l’histoire de l’?volution. Les biologistes pensent que les deux sous-unit?s F qui composent le noyau de l’enzyme ont en fait rempli des fonctions largement ind?pendantes au d?part, mais ont finalement pu se lier pour former la synthase tr?s utile.