Quimiosmose é o processo pelo qual os íons químicos se movem de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração através de uma membrana seletivamente permeável. Quimiosmose é o processo pelo qual o ATP, ou trifosfato de adenosina, é sintetizado.
Durante este movimento, os íons de hidrogênio se difundem através de uma membrana biológica usando uma proteína de transporte, especificamente ATP sintase. Esses prótons começam a viajar por causa de um gradiente que se forma no outro lado da membrana. O acúmulo de íons de hidrogênio na área de maior concentração e o movimento forçado dos íons através da membrana via proteínas carreadoras desencadeia a formação do gradiente de concentração eletroquímica. Enquanto os prótons se movem para o outro lado da membrana, os elétrons fluem através da cadeia de transporte de elétrons. Esse fluxo recorrente de prótons e elétrons libera energia. Essa energia é usada para converter ADP, ou difosfato de adenosina, em ATP. Essa conversão é concluída por um processo chamado fosforilação. A fosforilação é simplesmente a adição de um grupo fosfato a uma molécula orgânica. A quimiosmose geralmente ocorre em cloroplastos, mitocôndrias, bactérias e arquéias. A geração de ATP ocorre regularmente durante a respiração celular. A hipótese quimiosmótica foi proposta por Peter D. Mitchell em 1961. Em 1978, o químico recebeu o Prêmio Nobel de Química.
