Quimiosmosis es la difusión de iones a través de una membrana. Específicamente, se relaciona con la generación de ATP mediante el movimiento de iones hidrógeno a través de la membrana interna mitocondrial y de la membrana de los tilacoides de los cloroplastos. Los protones difunden desde un área de alta concentración a un área de baja concentración. Peter Mitchell propuso que un gradiente de concentración electroquímico de protones a través de la membrana podía ser usado para crear ATP.