La fosforilación de ADP a ATP en la ATP sintasa del cloroplasto se produce en el dominio de la cabeza (CF1), que sobresale de la membrana tilacoide hacia el estroma. El dominio CF1 contiene los sitios catalíticos tanto para la síntesis como para la hidrólisis de ATP.

La fosforilación de ADP involucra tres subunidades específicas dentro del dominio CF1:

Subunidad α: Esta subunidad contiene el sitio activo para la síntesis e hidrólisis de ATP. Se une al ADP y al fosfato inorgánico (Pi) y facilita la reacción química que convierte el ADP en ATP.

subunidad β: La subunidad β ayuda a la unión de ADP y Pi al sitio catalítico de la subunidad α. También participa en los cambios conformacionales que ocurren durante la síntesis e hidrólisis de ATP.

Subunidad γ: La subunidad γ juega un papel crucial en la transducción de energía. Conecta la subunidad c giratoria en el dominio transmembrana (CF0) con las subunidades catalíticas α y β en el dominio CF1. La rotación de la subunidad γ debido al gradiente de protones a través de la membrana tilacoide impulsa los cambios conformacionales que conducen a la fosforilación del ADP.

Estas tres subunidades, junto con otros componentes del dominio CF1, trabajan juntas para facilitar la fosforilación de ADP y la síntesis de ATP en la ATP sintasa del cloroplasto.