作用機制
ATP酶 關於ATP酶催化ADP氧化磷酸化成ATP的機制，先後提出過幾種假說
1、化學偶聯假說；
2、構象假說；
3、化學滲透假說。
目前流行的是化學滲透假說，由英國生物化學家P.Mitchell於1961年提出。該學說很好地說明線粒體內膜中電子傳遞、質子電化學梯度建立、ADP磷酸化的關係，並具有大量的實驗支持，得到公認並獲得了1978年諾貝爾獎。
化學滲透假說的基本構想是：當高能電子沿呼吸鏈傳遞時，釋放出的能量使質子（H+）從線粒體內膜的基質側泵至膜間隙；內膜形成電化學質子梯度。在該梯度中蘊藏了能量，這種能量經ATP合成酶催化驅使ADP和無機磷酸形成ATP，即為氧化磷酸化過程。此假說依據線粒體的功能有四點具體的假設：
1、呼吸鏈各組成成分線上粒體內膜上有一定的位置。當電子從一種載體傳遞至另一種載體時，將質子泵出基質
2、線粒體ATP合成酶複合體也可跨膜轉運質子，但其作用是可逆的。該複合體利用足夠的電化學質子梯度能量在其內部合成ATP，這時質子由膜間隙通過複合體向基質方向流動；當電化學質子梯度不足以合成ATP時，ATP酶複合體能水解ATP，產生的能量將質子從基質側泵到膜間隙。
ATP酶 3、線粒體內膜一般不允許離子透過，特別是H+、OH-不能自由通透。
4、內膜上含有許多載體蛋白質，作為中間物幫助代謝物和一些無機離子進、出基質腔。
生理功能
ATP酶 人體預存的ATP能量只能維持15秒,跑完一百公尺後就全部用完，不足的繼續通過呼吸作用等合成ATP。
肌肉中儲藏著多種能源物質，主要有三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖元、脂肪等。
（一）無氧代謝劇烈運動時，體內處於暫時缺氧狀態，在缺氧狀態下體內能源物質的代謝過程，稱為無氧代謝。它包括以下兩個供能系統。
①非乳酸能（ATP—CP）系統—一般可維持10秒肌肉活動無氧代謝。
②乳酸能系統—一般可維持1—3分的肌肉活動非乳酸能（ATP—CP）系統和乳酸能系統是從事短時間、劇烈運動肌肉供能的主要方式。ATP釋放能量供肌肉收縮的時間僅為1—3秒，要靠CP分解提供能量，但肌肉中CP的含量也只能夠供ATP合成後分解的能量維持6—8秒肌肉收縮的時間。因此，進行10秒以內的快速活動主要靠ATP—CP系統供給肌肉收縮時的能量。乳酸能系統是持續進行劇烈運動時，肌肉內的肌糖元在缺氧狀態下進行酵解，經過一系列化學反應，最終在體內產生乳酸，同時釋放能量供肌肉收縮。這一代謝過程，可供1—3分左右肌肉收縮的時間。
（二）有氧代謝
是在氧充足的條件下，肌糖元或脂肪徹底氧化分解，最終生成CO2和H2O，同時釋放大量的分解代謝，稱為有氧氧化系統。
（三）能量供應
1、了解體育促進身體健康的道理體育運動加速體內能源物質的消耗，促進體內物質的分解與合成，使組織細胞得到比原有水平更多的營養補充，有機體獲得更加旺盛的活動能力，從而使身體不斷發展、完善，這就是體育鍛鍊促進身體健康發展的基本道理。
2、了解能量供應與提高運動能力的關係體育運動消耗體內的能源物質，經過一段時間休息後，體內能源物質可以恢復甚至超過原有水平，這種變化稱為超量恢復。出現超量恢復的程度和時間的早晚取決於運動量的大小。在一定範圍內運動量越大，體內能源物質消耗越多，超量恢復的幅度也越大，但所需的時間也長，在身體出現超量恢復階段，進行第二次適宜的運動與休息，可以逐步提高人體的能量供應水平，從而不斷提高人體運動能力。
3、了解有氧鍛鍊與減肥的道理
長時間的運動是在有氧代謝的條件下進行的，要靠脂肪的代謝提供能量，因此，有氧運動是消耗脂肪達到減肥目的的有效方法。
4、人體的無氧代謝能力主要取決於以下三個方面：
①肌肉中ATP、CP的含量及分解速度；
②肌糖元的無氧酵解速度及血液對乳酸的緩衝能力；
③神經、肌肉對缺氧和乳酸堆積的耐受能力。
無氧代謝能力是速度素質的重要基礎。體育課發展無氧代謝能力的方法，一般採用間歇性練習和持續性練習。間歇練習主要發展ATP—CP系統的供能能力。一般每次練習在30秒以內，進行1—3分的積極性休息，再進行適宜練習，可以提高速度素質。持續練習主要發展乳酸系統的供能力。一般每次練習在30秒以上，每次休息時間較短，可以提高速度耐力。
5、發展有氧代謝能力
有氧代謝能力是人體長時間進行有氧運動的能力。發展有氧代謝能力關鍵在於有充足的氧供應，即人體單位時間內吸收、利用氧的最大數值——最大耗氧量。最大耗氧量與單位時間內血液循環攜帶、運輸氧有密切的關係。因此，心肺功能的好壞，直接影響到最大耗氧量。採用較低或中等運動強度、持續時間較長的練習，由於機體可以得到充足的氧供應，進行有氧氧化供能，所以，可以提高有氧代謝能力，從而提高心肺功能。
相關人類基因
鈉/鉀離子轉運：ATP1A1, ATP1A2, ATP1A3, ATP1A4, ATP1B1, ATP1B2, ATP1B3, ATP1B4
鈣離子轉運：ATP2A1, ATP2A2, ATP2A3, ATP2B1, ATP2B2, ATP2B3, ATP2B4, ATP2C1
鎂離子轉運：ATP3
氫/鉀離子轉運：ATP4A, ATP4B
線粒體中的氫離子轉運：ATP5A1, ATP5B, ATP5C1, ATP5C2, ATP5D, ATP5E, ATP5F1, ATP5G1, ATP5G2, ATP5G3, ATP5H, ATP5I, ATP5J, ATP5J2, ATP5L, ATP5L2, ATP5O, ATP5S
溶酶體中的氫離子轉運：ATP6AP1, ATP6AP2, ATP6V1A, ATP6V1B1, ATP6V1B2, ATP6V1C1, ATP6V1C2, ATP6V1D, ATP6V1E1, ATP6V1E2, ATP6V1F, ATP6V1G1, ATP6V1G2, ATP6V1G3, ATP6V1H, ATP6V0A1, ATP6V0A2, ATP6V0A4, ATP6V0B, ATP6V0C, ATP6V0D1, ATP6V0D2, ATP6V0E
銅離子轉運：ATP7A, ATP7B
I型，第8類：ATP8A1, ATP8B1, ATP8B2, ATP8B3, ATP8B4
II型，第9類：ATP9A, ATP9B
V型，第10類：ATP10A, ATP10B, ATP10D
VI型，第11類：ATP11A, ATP11B, ATP11C
非胃中的氫/鉀離子轉運：ATP12A
第13類：ATP13A1, ATP13A2, ATP13A3, ATP13A4, ATP13A5
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