A protonpumpa egy integrált membránfehérje , amely protonokat mozgat a sejt membránján , a mitokondriumokon vagy más intracelluláris téren.
A sejtlégzés során a protonpumpák protonokat vesznek el a mátrixból , és a belső üregbe engedik ki. Ezek az organellumban rekedt protonok pH -értéket és elektromos töltési gradienst is képeznek, és elektrokémiai potenciált hoznak létre , amely energiatárolóként szolgál a sejt számára.
Ugyanakkor magát a sejtmembránt egy folyón lévő gáthoz hasonlítják, nem engedi vissza a protonokat a mátrixba. Mivel a szivattyú protonokat pumpál a gradiens ellen, ez a munka energiát igényel. Maga a szivattyú nem termel energiát. A valamilyen forrásból kapott energiát az elektrokémiai gradiens potenciális energiájává alakítja.
Az emberi mitokondriumokban a protonpumpák munkáját az elektrontranszport lánc végzi . Például a protonok citokróm c oxidáz általi mozgása a citokróm c elektronok rovására megy végbe. A plazmamembrán proton-ATPázán , valamint más sejtmembránok transzmembrán ATPázain az ATP hidrolízise következtében protontranszport megy végbe.
Ezzel szemben a mitokondriumokban használt F o F 1 ATP-szintáz általában protonokat visz át a membránon egy magas koncentrációjú régióból egy alacsony koncentrációjú régióba, és az átvitel során felszabaduló energiát használja fel az ATP szintézisére. A protonok belső membránon való áthaladásának biztosítására ideiglenesen protoncsatornát nyitnak meg benne .
A baktériumokban , valamint a nem mitokondriális ATP-termelő organellumokban a protonok szállítására használt energiát az elektrontranszport láncban vagy fotoszintézis útján nyerik .
A növényi kloroplasztiszokban használt CF 1 ATP ligáz megfelel a humán F o F 1 ATP-szintáznak .
A bakteriorodopszin egy fotoszintetikus pigment , amelyet az archeák , különösen a halobaktériumok használnak .