1. Elektrontransportkedja: Elektroner passerar längs en kedja av proteiner inbäddade i det inre mitokondriella membranet. Denna process frigör energi, som används för att pumpa protoner från mitokondriella matrisen till intermembranutrymmet.
2. Protongradient: Pumpverkan skapar en protongradient, med en högre koncentration av protoner i intermembranutrymmet än i matrisen. Denna gradient representerar potentiell energi.
3. ATP-syntas: Protoner strömmar ner i sin koncentrationsgradient och rör sig tillbaka över det inre mitokondriella membranet genom ett proteinkomplex som kallas ATP-syntas. Detta flöde av protoner driver rotationen av en del av ATP-syntas, vilket i sin tur katalyserar fosforyleringen av ADP till ATP.
Därför är rörelsen av protoner över det inre mitokondriella membranet den viktigaste drivkraften för ATP-syntes under kemiosmos.