作用机制
关于ATP酶催化ADP氧化磷酸化成ATP的机制，先后提出过几种假说
1、化学偶联假说；
2、构象假说；
3、化学渗透假说。
目前流行的是化学渗透假说，由英国生物化学家P.Mitchell于1961年提出。该学说很好地说明线粒体内膜中电子传递、质子电化学梯度建立、ADP磷酸化的关系，并具有大量的实验支持，得到公认并获得了1978年诺贝尔奖。
化学渗透假说的基本设想是：当高能电子沿呼吸链传递时，释放出的能量使质子（H+）从线粒体内膜的基质侧泵至膜间隙；内膜形成电化学质子梯度。在该梯度中蕴藏了能量，这种能量经ATP合成酶催化驱使ADP和无机磷酸形成ATP，即为氧化磷酸化过程。此假说依据线粒体的功能有四点具体的假设：
1、呼吸链各组成成分在线粒体内膜上有一定的位置。当电子从一种载体传递至另一种载体时，将质子泵出基质
2、线粒体ATP合成酶复合体也可跨膜转运质子，但其作用是可逆的。该复合体利用足够的电化学质子梯度能量在其内部合成ATP，这时质子由膜间隙通过复合体向基质方向流动；当电化学质子梯度不足以合成ATP时，ATP酶复合体能水解ATP，产生的能量将质子从基质侧泵到膜间隙。
3、线粒体内膜一般不允许离子透过，特别是H+、OH-不能自由通透。
4、内膜上含有许多载体蛋白质，作为中间物帮助代谢物和一些无机离子进、出基质腔。
生理功能
人体预存的ATP能量只能维持15秒,跑完一百公尺后就全部用完，不足的继续通过呼吸作用等合成ATP。
肌肉中储藏着多种能源物质，主要有三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖元、脂肪等。
