L'ATP, è prodotto nei mitocondri, grazie alla struttura molecolare chiamata ATP-sintasi, localizzata sulla membrana mitocondriale interna. Il suo funzionamento, e di conseguenza la produzione di ATP, dipendono strettamente dal flusso di protoni che si spostano (secondo "gradiente elettrochimico") dallo spazio intermembrana, attraverso la cavità inferiore dell'ATP-sintasi, verso la matrice mitocondriale. Lo spostamento degli ioni H+ dallo spazio intermembrana verso la metrice mitocondriale, è reso possibile perché la carica all'interno della membrana mitocondriale interna, è fortemente negativa, capace di attrarre le cariche positive.