Kemosmosis adalah difusi ion melalui membran permeabel selektif. Ini secara khusus mengacu pada produksi ATP melalui pergerakan ion hidrogen melintasi membran dalam selama respirasi sel. Ion hidrogen berdifusi dari area dengan konsentrasi proton tinggi ke area dengan konsentrasi lebih rendah.
Untuk melakukan aktivitas vital sehari-hari, tubuh membutuhkan energi. Energi ini berasal dari molekul penyimpan yang disebut ATP (adenosin trifosfat).
Melalui serangkaian reaksi yang terjadi di sitosol (cairan yang menutupi sitoplasma), energi yang diperoleh dari oksidasi parsial molekul karbohidrat yang kaya energi digunakan untuk membentuk ATP, mata uang pertukaran reguler energi kimia sel.
Proses ini didasarkan pada perjalanan ion melalui membran yang dikenal sebagai kemosmosis atau kopling kemosmotik.
Kopling kemosmotik terjadi dalam dua tahap yang saling terkait. Yang pertama, elektron berenergi tinggi, yang berasal dari pemecahan oksidatif gula, ditransfer sepanjang serangkaian pengangkut elektron di dalam membran.
Transfer elektron ini melepaskan energi, yang digunakan untuk memompa proton (H + yang berasal dari air) melalui membran dan dengan demikian menghasilkan gradien proton elektrokimia, suatu gaya produksi yang menyebabkan perpindahan ion melalui membran. satu media ke yang lain, (yaitu, dari media hipotonik ke media hipertonik) dan muatan listrik, menjadi bentuk energi yang tersimpan yang dapat ditawarkan untuk melakukan pekerjaan yang berguna, bila ada izin untuk refluks melalui membran mendukung gradien elektrokimianya.
Pada tahap kedua, refluks H + mendukung gradien elektrokimia melalui enzim yang disebut ATP sintase, yang mengkatalisis sintesis ATP yang bergantung pada energi dari ADP dan fosfat anorganik. Peran yang dimainkan oleh enzim ini mirip dengan turbin, memungkinkan gradien proton untuk mengarahkan produksi ATP.
ATP sintase adalah nama generik yang diberikan untuk protein yang mensintesis ATP dari ADP dan fosfat anorganik, menggunakan beberapa bentuk energi.
Gradien proton elektrokimia juga digunakan untuk menangani mesin protein lain yang terlibat dalam membran. Pada eukariota misalnya, protein khusus memasangkan fluks H + yang menguntungkan untuk pengangkutan metabolit spesifik ke dalam dan ke luar organel.
Pada bakteri, gradien proton elektrokimia melakukan lebih dari sekadar proses sintesis dan transportasi ATP, sebagai cadangan energi yang dapat digunakan secara langsung, gradien proton elektrokimia juga mendorong rotasi flagel yang cepat, memungkinkan bakteri untuk bergerak.
Mekanisme transpor elektron dapat dibandingkan dengan sel listrik yang mengarahkan arus melalui satu set motor listrik. Sementara dalam sistem biologis, ion dibebankan dari satu media ke media lain bukan dengan kabel konduktif, tetapi oleh molekul difusi yang dapat mengumpulkan ion dari satu tempat dan mengirimkannya ke tempat lain.