Syntaza ATP fosforyluje ADP w celu wytworzenia ATP. Enzym ten jest wbudowany w wewnętrzną membranę mitochondriów. Syntaza ATP jest również nazywana F0F1-ATPazą, ponieważ składa się z dwóch części: części F0 znajdującej się w błonie i sekcji F1-ATPazy, która leży w macierzy mitochondriów.
Aby fosforylować ADP, protony wchodzą do kompleksu syntazy ATP z regionu między wewnętrzną i zewnętrzną błoną mitochondriów. Proces wprowadzania protonów do kanału protonowego części F0 enzymu wytwarza energię do napędzania procesu dodawania grupy fosforanowej do ADP przez część F1-ATPazy.
Moc od protonów wchodzących do kanału protonowego obraca również część F1-ATPazy zwaną środkową łodygą. Kiedy centralna łodyga obraca się, do ADP dodawana jest grupa fosforanowa, a następnie uwalniana jest nowo syntetyzowana cząsteczka ATP.
