核苷酸结合，但只有β亚基可催化ATP的合成反应。与F部分的一侧接触并延伸到膜背面的是一个长杆状的亚基，将α和β亚基固定在酶的基底上。当质子穿过ATP合酶基底的通道跨膜时，F上的质子驱动马达随之旋转。转动的原因可能是由于c亚基环上的氨基酸电离变化，引起静电相互作用，从而推动c亚基环旋转。旋转的环反过来驱动α和β亚基内的中心轴（γ亚基柄）旋转。作为定子的α和β亚基被侧臂固定以防止自身发生旋转。在由α和β亚基组成的球内，γ亚基顶部的运动为β亚基的活性部位提供了能量，使其周期性地产生并释放ATP。此ATP的