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  通過使用電子顯微鏡,蘑菇狀的F型ATP酶可以在真核細胞的粒線體內膜和原核生物的細胞膜上觀察到。

  在真核細胞中,ATP合酶存在於線粒體的內膜,F亞單位存在於膜內,F1

  當前,原核生物的F型ATP酶的結構已經比較清楚了:  真核生物的F型ATP酶F單元的種類的數量與原核生物相同、F單元的結構與原核生物相似,但是亞單位的數量不是很明瞭。

  ATP合酶的F部分是親水性的,並且負責水解ATP。 子單元formula_1和formula_2建立一個具有6個結合位點的hexameter。 其中三個是催化無活性的,並且它們結合成ADP。

  F是具有八個子單元的和跨膜環的水不溶性蛋白質。

  F 單元催化以下ATP合成反應。  F單元催化的反映是可逆的,在進行離子運輸時,進行ATP水解反應。  F單元形成離子通道,質子可以從中通過:  當質子利用電化學勢能通過F單元時,可以帶動和其連線的軸(γ亞單位),改變F單元的結構,進而調節F單元與ATP和ADP:Pi的結合能(Binding Energy),降低ATP生成的活化能,達到ATP合成的目的:

  在ATP酶的酶學模型中,驗證其γ軸是否旋轉佔有重要地位,1997年,英國自然雜誌(vol. 386, pp. 299–302)刊了日本科學家題為""Direct observation of the rotation of F1-ATPase""的文章,報道了ATP合成酵素F單元可以通過水解ATP造成γ亞單位(軸)的旋轉,並進行了單分子觀察和錄影、該論文證明了保羅·博耶的「ATP合酶的旋轉理論」。同年保羅·博耶,約翰·沃克和延斯·克里斯蒂安·斯科因ATP合酶的研究獲得諾貝爾化學獎。
三磷酸腺苷合酶或ATP合酶,三磷酸腺苷酶(ATPase)的一種,在這裡並特指F類的FFATP合酶(F Type FF ATP Synthase)。它利用呼吸鏈產生的質子的電化學勢能,通過改變蛋白質的結構來進行三磷酸腺苷(ATP)的合成。ATP是大多數生物體中細胞最常用的“能量通貨”。 它由二磷酸腺苷(ADP)和無機磷酸鹽(P)形成。 ATP合酶催化的總體反應為: