Este documento describe cómo la ATP sintasa utiliza un gradiente de protones para sintetizar ATP a partir de ADP y fosfato inorgánico. La entrada de protones en la ATP sintetasa hace que su parte superior gire, almacenando energía. Una vez que tres protones han entrado, se libera suficiente energía para unir el ADP y el fosfato, sintetizando una molécula de ATP. De esta forma, la energía del gradiente de protones se aprovecha para producir ATP.

1. ATP sintasa – Narración de la Película
Este material preparado por su profesor, Sr. Gustavo Toledo C. puede ser mejor
comprendido si usan la animación que está en el siguiente URL:
http://vcell.ndsu.edu/animations/atpgradient/movie-flash.htm
El texto presentado a continuación es la traducción libre de la animación que realicé para
mis alumnos del San Fernando College.
Los gradientes de concentración son un componente clave del mundo biológico. La energía
potencial de estos gradientes se utiliza a menudo para realizar el trabajo biológico.
Aquí nos centraremos en gradientes de concentración de iones de hidrógeno. Los Iones de
hidrógeno, también se conocen como protones.
Un gradiente existe cuando hay una mayor concentración de una molécula en un compartimento
en comparación con un compartimiento vecino.
Esta animación demostrará cómo la energía potencial que resulta de un gradiente de iones de
hidrógeno utiliza ADP y fosfato inorgánico, también conocido como Pi, para sintetizar ATP.
Este proceso implica un complejo enzimático llamado ATP sintetasa.
Los gradientes y la energía potencial que crean son aspectos clave del mundo biológico. Un buen
ejemplo de la utilización de un gradiente se produce en las mitocondrias cuando se sintetiza ATP.
El ATP es sintetizado por la ATP sintetasa, un gran complejo proteínas de membrana enlazadas.
Aquí vemos a la ATP sintetasa, junto con otras proteínas de membrana.
Nótese la gran diferencia en el número de iones de hidrógeno en los dos lados de la
membrana. Esta diferencia es un gradiente de concentración de iones de hidrógeno, o protones,
La energía asociada con este gradiente se utiliza para sintetizar ATP a partir de ADP y Pi. Esto
ocurre en el complejo ATP sintetasa.
Un ión de hidrógeno entra en el complejo ATP sintetasa desde el espacio intermembrana y un
segundo ion de hidrógeno abandona el complejo saliendo hacia el espacio de la matriz. La parte
superior del complejo de la ATP sintetasa gira cuando un nuevo ion de hidrógeno entra.
Una vez que tres protones han entrado al espacio de la matriz, hay suficiente energía en el
complejo de la ATP sintetasa para sintetizar un ATP. De esta manera, la energía del gradiente de
iones de hidrógeno se usa para producir ATP.
Ahora vamos a ver el proceso de nuevo ...
Note como el protón entra en la ATP sintetasa y otro sale hacia el espacio de la matriz. Una vez
que tres iones de hidrógeno han cruzado la membrana, se sintetizará otra molécula de ATP. En
este ejemplo, el gradiente de iones hidrógeno es lo suficientemente grande como para producir
seis moléculas de ATP.
Por favor, observe como el resto de las moléculas de ATP son sintetizadas....-
El proceso ha finalizado, y el resultado es el mismo número de protones en cada lado de la
membrana interna. Sin un gradiente, no hay más energía disponible para producir ATP.
En los sistemas biológicos, sin embargo, siempre se mantiene un gradiente. El gradiente de
iones hidrógeno mitocondrial es generado a medida que los electrones pasan a través de tres
complejos de membrana. Ese proceso puede ser visto en la animación sobre la cadena de
transporte de electrones mitocondrial.

2. A continuación se les presenta imágenes que resume cada paso sobre que ocurre en el complejo
ATP sintetasa durante la síntesis de ATP. Son 7 diagramas, (que no están enumerados) donde se
ilustra el proceso de una manera sencilla.