ATP是由位于線粒體內膜上的ATP合成酶催化ADP與Pi合成的。ATP合成酶是一個大的膜蛋白質復合體，分子量在480?00kD，是由兩個主要組成(或稱因子)構成，一是疏水的F0，另一是親水的F1，又稱F0F1復合體。在電子顯微鏡下觀察線粒體時，可見到線粒體內膜基質側有許多球狀顆粒突起，這就是ATP合成酶，其中球狀的頭與莖是F1部分，分子量為350?/P>380kD，由α3、β3、γ、δ、ε等9種多肽亞基組成，β與α亞基上有ATP結合部位;γ亞基被認為具有控制質子通過的閘門作用;δ亞基是F1與膜相連所必需，其中中心部分為質子通路;ε亞基是酶的調節部分，F0是由3?個大小不一的亞基組成，其中有一個亞基稱為寡霉素敏感蛋白質(oligomycin�瞫ensitivity�瞔onferringprotein,OSCP)，此外尚有一個蛋白質部分為分子量28kD的因子，F0主要構成質子通道。