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ATP合酶既在跨膜质子势的推动下催化合成ATP，也可以利用水解ATP释放的化学能而充当质子泵，把质子从线粒体基质中输送到内膜外侧，其能量转化效率却高得惊人，几乎达到100％。在旋转分子马达ATP合酶结构为基础上，结合随机主方程方法，提出了描述旋转分子马达ATPase合酶四态随机跃迁不等距旋转催化运动的理论模型；得到其角速度、扩散系数与ATP浓度之间的变化关系，并且得出了符合旋转分子马达生物机理的结果，定性半定量地解释了其动力学行为。