АТФ-синтаза здатна здійснювати і зворотний ротаційний каталіз процес – гідроліз АТФ і перекачувати протони через внутрішню мембрану. У нормально функціонуючих мітохондріях АТФ-синтазу працює у напрямку синтезу АТФ.
Головна роль АТФ в організмі пов'язана з забезпеченням енергією численних біохімічних реакцій. Як носій двох високоенергетичних зв'язків, АТФ служить безпосереднім джерелом енергії для безлічі енерговитратних біохімічних і фізіологічних процесів.
АТФ – аденозинтрифосфорна кислота, або аденозинтрифосфат. Ця речовина – своєрідний акумулятор, без якого неможливе існування клітини. АТФ знаходиться у цитоплазмі, в ядрі, у двомембранних органоїдах (пластидах та мітохондріях).
АТФ синтезуються мітохондріями (Рідше і в невеликих кількостях вони утворюються в ході реакцій гліколізу в цитоплазмі).