ATP合成酶是一种位于线粒体内膜上的蛋白质复合物，它在细胞的能量代谢中起着关键作用。这个酶能够利用质子梯度（即质子动力）来催化ADP和无机磷酸生成ATP。
具体来说，当电子传递链将电子从NADH或FADH2转移到氧气的过程中，会同时将大量的质子泵出线粒体基质到内膜外侧的空间中，形成一个高浓度的质子梯度。这个质子梯度具有势能，可以驱动ATP合成酶工作。
ATP合成酶由两个主要部分组成：F1和Fo。F1位于线粒体内腔一侧，是负责催化ADP与磷酸结合生成ATP的部分；而Fo则嵌入在线粒体内膜中，形成质子通道。当高浓度的质子通过Fo部分回流到线粒体基质时，会促使Fo部分旋转，这种机械运动传递给F1部分，并导致其构象变化。这些构象的变化使得ADP和磷酸能够结合并转化成ATP。
总的来说，ATP合成酶利用了由电子传递链产生的质子动力来驱动自身结构的改变，进而高效地催化了ATP的生成过程。这个过程不仅在线粒体中发生，在叶绿体及某些细菌中也有类似的机制存在。
