La chemosmosi è il processo mediante il quale gli ioni chimici si spostano da un'area ad alta concentrazione a un'area a bassa concentrazione attraverso una membrana selettivamente permeabile. La chemosmosi è il processo mediante il quale l'ATP, o trifosfato di adenosina, è sintetizzato.
Durante questo movimento, gli ioni di idrogeno si diffondono attraverso una membrana biologica usando una proteina di trasporto, in particolare l'ATP sintasi. Questi protoni iniziano a viaggiare a causa di un gradiente che si forma sull'altro lato della membrana. L'accumulo di ioni idrogeno nell'area di maggiore concentrazione e il movimento forzato di ioni attraverso la membrana attraverso le proteine portanti innesca la formazione del gradiente di concentrazione elettrochimica. Mentre i protoni si spostano sull'altro lato della membrana, gli elettroni fluiscono attraverso la catena di trasporto degli elettroni. Questo flusso ricorrente di protoni ed elettroni rilascia energia. Questa energia viene utilizzata per convertire l'ADP, o adenosina difosfato, in ATP. Questa conversione è completata da un processo chiamato fosforilazione. La fosforilazione è semplicemente l'aggiunta di un gruppo fosfato ad una molecola organica. La chemosmosi si presenta generalmente in cloroplasti, mitocondri, batteri e archaea. La generazione di ATP si verifica regolarmente durante la respirazione cellulare. L'ipotesi chemiosmotica è stata proposta da Peter D. Mitchell nel 1961. Nel 1978 il chimico è stato insignito del premio Nobel per la chimica.
