Sebuah ATP sintase adalah enzim apapun, atau katalitik protein, yang terutama terlibat dalam sintesis adenosin trifosfat (ATP), salah satu unit yang paling penting dari penyimpanan energi dalam sistem biologi. Varietas yang berbeda dari ATP sintase muncul dalam berbagai jenis sel dan organel serta organisme yang sama sekali berbeda. Pada tumbuhan, misalnya, ATP sintase CF1FO hadir dalam membran tilakoid kloroplas, yang terutama bertanggung jawab untuk fotosintesis.
Pada hewan, di sisi lain, ATP sintase F1FO hadir dalam mitokondria, organel yang bertanggung jawab untuk produksi energi. Meskipun perbedaan-perbedaan dalam jenis dan lokasi, komponen inti dari enzim cenderung sangat mirip dalam semua organisme.
Seperti yang ditunjukkan oleh nama-nama dari berbagai jenis protein, ada dua subunit utama untuk enzim sintesis ATP, FO dan F1. subunit FO – “O” bukan “nol” – dinamakan demikian karena ia mengikat oligomycin, yang penting untuk beberapa aspek sintesis ATP. Ini bagian dari ATP sintase yang tertanam dalam membran mitokondria, sementara F1, yang hanya singkatan dari “Fraksi 1,” di dalam matriks mitokondria itu.
Ada kemungkinan bahwa subunit ini adalah, pada satu waktu, protein benar-benar terpisah yang dimiliki, selama sejarah evolusi, telah terintegrasi ke dalam satu struktur yang sangat lazim di alam.
Proses sintesis ATP memerlukan beberapa energi, dan enzim sintase ATP dilengkapi untuk memenuhi kebutuhan ini. subunit FO menggunakan gradien proton untuk menghasilkan energi yang diperlukan untuk sintesis aktual ATP, yang terjadi dalam subunit F1. Sebuah gradien proton adalah jenis gradien elektrokimia di mana energi potensial yang disebabkan oleh perbedaan muatan melintasi membran yang digunakan untuk bahan bakar berbagai proses biokimia. Kadang-kadang, gradien proton sebenarnya tujuan akhir, dalam kasus ini, ATP sebenarnya bisa dikonsumsi untuk menyediakan energi yang diperlukan.
Struktur dan fungsi ATP sintase hampir sama pada semua organisme. Subunit yang berbeda kadang-kadang terlibat, dan nomor dan pengaturan dari subunit yang berbeda kadang-kadang digunakan, tetapi pada intinya, protein yang domain dan proses biokimia yang terlibat sangat mirip. Kemiripan ini membuat ATP sintase yang menarik dari sudut pandang evolusi. Kenyataan bahwa enzim telah begitu terawat dengan baik di sebagian besar organisme sepanjang sejarah menunjukkan bahwa struktur yang dikembangkan sangat awal dalam sejarah evolusi. Para ahli biologi percaya bahwa dua subunit F yang membentuk inti dari enzim benar-benar melayani fungsi sebagian besar yang awalnya tidak berhubungan, tapi akhirnya mampu mengikat bersama untuk membentuk sintase yang sangat berguna.
