A ATP sintase fosforila o ADP para produzir ATP. Esta enzima está incorporada na membrana interna da mitocôndria. A ATP sintase também é chamada de F0F1-ATPase porque consiste em duas partes: uma porção F0 que fica na membrana e uma seção F1-ATPase que fica na matriz da mitocôndria.
Para fosforilar o ADP, os prótons entram no complexo ATP sintase da região entre as membranas interna e externa da mitocôndria. O processo de prótons que entram no canal de prótons da porção F0 da enzima cria energia para alimentar o processo de adição de um grupo fosfato ao ADP pela porção F1-ATPase.
A energia dos prótons que entram no canal de prótons também gira uma parte da F1-ATPase chamada de haste central. Quando a haste central gira, um grupo fosfato é adicionado ao ADP e, em seguida, a molécula de ATP recém-sintetizada é liberada.
