1. Chaîne de transport d'électrons : Les électrons circulent le long d’une chaîne de protéines intégrées dans la membrane mitochondriale interne. Ce processus libère de l'énergie, qui est utilisée pour pomper les protons de la matrice mitochondriale vers l'espace intermembranaire.
2. Gradient de protons : L'action de pompage crée un gradient de protons, avec une concentration de protons plus élevée dans l'espace intermembranaire que dans la matrice. Ce gradient représente l'énergie potentielle.
3. ATP Synthase : Les protons descendent leur gradient de concentration et remontent à travers la membrane mitochondriale interne via un complexe protéique appelé ATP synthase. Ce flux de protons entraîne la rotation d’une partie de l’ATP synthase, qui à son tour catalyse la phosphorylation de l’ADP en ATP.
Par conséquent, le mouvement des protons à travers la membrane mitochondriale interne est la principale force motrice de la synthèse de l’ATP au cours de la chimiosmose.