L'ATP synthase est une protéine transmembranaire complexe qui utilise l'énergie potentielle stockée via legradient électrochimiquepour synthétiser l'ATP. Cette protéine agit comme un minuscule générateur, mis en rotation par la force des ions hydrogène qui diffusent à travers elle via lachimiosmose(voir figure ci-dessous). Le mouvement des protons fait tourner la sous-unité de la tige de l'ATP synthase, ce qui entraîne un changement de forme du site actif du domaine enzymatique. Cela aboutit finalement à la phosphorylation de l'ADP, le transformant en ATP dans un processus appeléphosphorylation oxydative.

L 'ATP合成酶是联合国complexe proteique qui utilise le gradient de protons dans la membrane mitochondriale interne pour produire de l'ATP.