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  跨膜ATP酶可以為細胞輸入許多新陳代謝所需的物質並輸出毒物、代謝廢物以及其他可能阻礙細胞程序的物質。例如,鈉鉀ATP酶(又稱為鈉/鉀離子ATP酶)能夠調節細胞內鈉/鉀離子的濃度,從而保持細胞的靜息電位;氫鉀ATP酶(又稱為氫/鉀離子ATP酶或胃質子泵)可以使胃內保持酸化環境。  除了作為離子交換器,跨膜ATP酶還有其他類別,包括共轉運蛋白(co-transporter)和“泵”(也有部分“離子交換器”也被稱為“泵”)。這些跨膜ATP酶中,有一些可以造成膜內外電荷的流動,其他的則不行,因此又可以將這些轉運蛋白分為生電型(electrogenic)和非生電型。

  與ATP水解反應耦合的轉運是一個嚴格的化學反應,即每分子ATP水解能夠使一定數量的溶液分子被轉運。例如,對於鈉鉀ATP酶,每分子ATP水解能夠使3個鈉離子被運出細胞,同時2個鉀離子被運入。  跨膜ATP酶需要ATP水解所產生的能量,因為這些酶需要做功:它們逆著熱力學上更容易發生的方向來進行物質運輸,換句話說,以膜為參照,它們可以將物質從低濃度的一邊運送到高濃度的一邊。這一過程被稱為主動運輸。

  三磷酸腺苷合酶是一類線粒體與葉綠體中的合成酶,它可以利用膜內外質子的濃度差作為能量源,將ADP與磷酸合成為ATP。ATP合酶這一作用正好與ATP酶相反。  同時,ATP合酶也可以催化逆反應,即ATP的水解。因此,從某種意義上來說,ATP合酶也是一類ATP酶。
ATP酶,又稱為三磷酸腺苷酶,是一類能將三磷酸腺苷(ATP)催化水解為二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根離子的酶,這是一個釋放能量的反應。在大多數情況下,能量可以通過傳遞而被用於驅動其他需要能量的化學反應。這一過程被所有已知的生命形式廣泛利用。