ATP合酶

當溪流推動水車的槳葉，水車便轉動，旋轉的軸可以磨穀子、帶動磨坊。細胞裡有一台真正的分子機器，依的是同樣的原理：一股粒子的流動讓它的一部分實實在在地旋轉，而旋轉又做著有用的化學功。這台機器就是ATP合酶，堪稱已知最小的旋轉馬達。

ATP合酶是一種嵌在膜上的大蛋白質，有兩個主要部分。一部分是讓質子順梯度流過的通道；質子通過時，會讓蛋白質中央的轉子旋轉起來，很像水帶動渦輪。另一部分是伸進細胞內部的頭部。轉子的機械轉動迫使頭部反覆改變形狀，每一次扭轉都把一個磷酸壓到ADP上，鍛造出一個新的ATP。於是，一股質子流透過真實的旋轉，被實實在在地轉化成了ATP的化學鍵。

這一種酶製造了你體內大部分的ATP——既在呼吸時的線粒體裡，也在光合作用時的葉綠體裡。同一台旋轉機器，依同一套質子梯度原理，出現在細菌、植物和動物身上，這告訴我們它極其古老。引人注目的是，它還能反向運行：消耗ATP來泵送質子，有些細胞正用這一招來建立自己的梯度。