ATP合酶

当溪流推动水车的桨叶，水车便转动，旋转的轴可以磨谷子、带动磨坊。细胞里有一台真正的分子机器，依的是同样的原理：一股粒子的流动让它的一部分实实在在地旋转，而旋转又做着有用的化学功。这台机器就是ATP合酶，堪称已知最小的旋转马达。

ATP合酶是一种嵌在膜上的大蛋白质，有两个主要部分。一部分是让质子顺梯度流过的通道；质子通过时，会让蛋白质中央的转子旋转起来，很像水带动涡轮。另一部分是伸进细胞内部的头部。转子的机械转动迫使头部反复改变形状，每一次扭转都把一个磷酸压到ADP上，锻造出一个新的ATP。于是，一股质子流通过真实的旋转，被实实在在地转化成了ATP的化学键。

这一种酶制造了你体内大部分的ATP——既在呼吸时的线粒体里，也在光合作用时的叶绿体里。同一台旋转机器，依同一套质子梯度原理，出现在细菌、植物和动物身上，这告诉我们它极其古老。引人注目的是，它还能反向运行：消耗ATP来泵送质子，有些细胞正用这一招来建立自己的梯度。