ATP سنتاز (ATP synthase) نامی برای هر آنزیمی است که می‌تواند با صرف انرژی از آدنوزین دی‌فسفات (ADP) و فسفات غیرآلی آدنوزین تری‌فسفات (ATP) تولید کند. این انرژی معمولاً به صورت پروتونی است که در جهت خلاف شیب الکتروشیمیایی حرکت می‌کند.

ای‌تی‌پی متداول‌ ترین عامل مبادله انرژی در سلول‌های زیستی است، لذا این آنزیم‌ها اهمیت زیادی دارند.

ATP سنتاز( یا ATPase): دارای دو بخش F0 و F1 می‌باشد؛ که قسمت FO درون غشاء است و توسط الیگوماسین، مهار می‌شود این بخش دارای یک زیرواحد آسپارتیک اسید است که انتقال H^+ را برعهده دارد .

و بخش F1 بیرون و بالای غشاء قرار دارد که در زیرواحد β خود عمل سنتز ATP را انجام می‌دهد. اگر پمپ در مسیر گرادیان pH باشد باعث سنتز ATP و اگر در خلاف گرادیان H^+ باشد سبب هیدرولیز ATP می‌شود و گرادیان pH ایجاد می‌کند. این پمپ در دیوارهٔ سلولی وجود ندارد در باکتری و میتوکندری و کلروپلاست‌ها می‌باشد و عملکرد دوگانه دارد.بخش FO دارای یک کانال برای جابه جایی پروتون‌ها از عرض غشاء می‌باشد. همچنین دارای سه زیر واحد غیرهمسان هیدروفوب به نام‌های a,b و c بوده که زیرواحد c در پمپ پروتون دخالت دارد این زیرواحد دارای اسیدآمینهٔ اسیدی آسپارتات با بار منفی می‌باشد که با بار مثبت H^+ برهم کنش کرده و آن را به سمت کانال می‌کشد. بخش F1 دارای ۵ زیرواحد غیرهمسان (α β γ δ ε) می‌باشد که جایگاه اتصال ATP وADP بر روی زیرواحدهای a و b دارد ولی جایگاه کاتالیتیک یا سنتز ATP بر روی زیرواحدهای β قرار دارد. زیرواحد γ هسته مرکزی F_1 را تشکیل می‌دهد؛ و زیرواحد δ در اتصال دومنF_1 به غشاء نقش دارد.

بخش F1در حالت طبیعی مونومر و غیرفعال است ولی در PH اسیدی ۶/۵ ایجاد حالت دیمر می‌کند که باعث فعال شدن آن و مهار ATP سنتاز می‌شود.

ساختار مولکولی ATP

ATP مثل هر نوکلئوتید دیگر سه بخش دارد: یک باز آلی - یک قند ( می تواند ریبوز یا دئوکسی ریبوز باشد. این قند در ATP بیشتر ریبوز است) - یک تا سه گروه فسفات.

قند ATP ریبوز است پس ATP نوکلئوتید از نوع ریبونوکلئیک اسید ها ( RNA ) می باشد.

ATP دارای دو پیوند پر انرژی است ( چون سه فسفات دارد و بین سه فسفات 2 پیوند می تواند تشکیل شود - پیوند بین فسفات اول و قند ، از نوع پر انرژی نیست).