能量转换 虽然ATP也可在可溶性酶系统中合成,但极大多数是产生在一些特定的膜上,它们称为“能量转换膜”──线粒体内膜、类囊体膜以及细菌、蓝绿藻等原核细胞的质膜.尽管这些膜在进行 ATP合成及离子运输过程中最初的能源是各种各样的,但机制却很相近.1961年P.米切尔提出“化学渗透偶联”假说,认为膜两侧H+浓度差所贮存的渗透能量能够用来产生 ATP.这一假说将膜上电子传递、离子运输及 ATP合成这三方面统一起来解释.对于线粒体,细胞呼吸时电子传递过程中游离出来的能量,以内膜两侧液相间H+的电化学位梯度（Δ）的物理能量贮存.Δ使膜上的pi+H+-ATP 酶逆转合成 ATP.植物的光合作用则是光能→渗透能→化学能.Δ包括两部分：H+的浓度差ΔpH和膜两边电位差Δψ,其关系为： Δ＝F·Δψ－2.303RTΔpH 式中F是法拉弟常数.若至少2克离子 H+的Δ合成1克分子ATP,则有关系式： 式中ΔP称为质子动力. Δ除能用以合成 ATP外,还能作为主动运输能量、驱动细菌鞭毛的运动、产热,乃至固氮、细胞内蛋白质的运输及分泌、细胞内pH的调节等(见线粒体、叶绿体).