ATPase

• La synthèse d'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique nécessite de l'énergie chimique. Cette énergie est fournie par la diffusion à travers le complexe enzymatique de certaines ATPases d'ions (protons) selon le potentiel électrochimique de membrane établi par ailleurs par une chaîne de transport d'électron. Les ATP ainsi produits sont la source d'énergie la plus courante dans le cytoplasme. Son hydrolyse, réaction exothermique, est couplée à des réactions chimiques endothermiques qui n'auraient pas lieu sinon.

• Les ATPases qui hydrolysent l'ATP utilisent son énergie pour transporter des ions contre leur gradient de concentration :

+ H₂O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ + P_i.

Ces enzymes, situées dans une sphère pédonculée, sont activées lors du passage des protons (H+) de l'espace intermembranaire à la matrice (tout cela se situe dans la mitochondrie ou dans le chloroplaste, organites productrices d'énergie).

L'ATP synthase des mitochondries et chloroplastes est une enzyme anabolique qui utilise l'énergie d'un gradient transmembranaire de protons comme source d'énergie pour ajouter un groupe phosphate inorganique à une molécule d'adénosine diphosphate (ADP) pour former une molécule d'adénosine triphosphate (ATP).

Les ATPases de type P (P' pour phosphorylation) participent au maintien d'un potentiel électrochimique de membrane en transportant des ions contre leurs gradients de potentiel au cours d'un cycle où un ATP est hydrolysé (voir l'article pompe sodium-potassium pour les détails du cycle). On les appelle aussi pompes ioniques (voir l'article transporteur membranaire). On peut distinguer les ATPases de types P selon qu'elles transportent une seule ou bien deux espèces ioniques :

ATPase de type P Antiport

Pompe sodium-potassium.

Les ATPase de type P Antiport conduisent dans des directions opposées deux espèces ioniques, toujours contre leur gradient de concentration respectif.

• Les pompes sodium-potassium

• Les pompes proton-potassium

Sous certaines conditions expérimentales, les Ca²⁺-ATPases peuvent devenir ATP-synthétases, ce qui soutient la pertinence de rassembler toutes les ATPases dans la même famille d'enzymes.

Elles créent un gradient de protons en hydrolysant de l'ATP. Elles sont présentes chez les eucaryotes seulement, dans la membrane des vésicules d'exocytose et d'endocytose, dans celle des lysosomes, des endosomes et des vésicules de l'appareil de Golgi. On les trouve également dans les membranes de la vacuole des plantes et des levures. Elles maintiennent un pH acide dans cet organite. Il s'agit de complexes protéiques de 12 à 14 sous-unités: le complexe V0 forme le canal; le complexe V1 catalyse l'hydrolyse de l'ATP en ADP et phosphate inorganique. Il y a une homologie structurelle avec les ATPases de type F.

• Pompe sodium-potassium
• Pompe calcium