A síntese de ATP na fosforilação oxidativa ocorre por meio da ATP-sintase, uma enzima que está presente na membrana interna da mitocôndria. A ATP-sintase é composta por dois domínios: Fo e F1. O domínio Fo é responsável pela geração de uma força próton-motriz, que é gerada pelo gradiente de prótons que se forma através da membrana interna da mitocôndria durante a cadeia de transporte de elétrons. Esse gradiente de prótons é gerado pela transferência de elétrons dos complexos I, III e IV da cadeia de transporte de elétrons. O domínio F1 é responsável pela síntese de ATP. Ele é composto por várias subunidades, incluindo as subunidades beta, que são responsáveis pela síntese de ATP. As subunidades beta possuem um sítio catalítico que é capaz de unir um fosfato inorgânico a um ADP, formando ATP. Dessa forma, a síntese de ATP na fosforilação oxidativa ocorre por meio da ATP-sintase, que utiliza a força próton-motriz gerada pelo gradiente de prótons para sintetizar ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. As subunidades beta da ATP-sintase são responsáveis pela síntese de ATP.
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