ATP-synthase is een ATP-producerend enzym dat ATP synthetiseert uit ADP Het mechanisme van ATP-synthese werd voor het eerst voorgesteld door Peter Mitchell, die begin jaren zestig de hypothese stelde dat ATP-synthese werd bereikt door het genereren van een protongradiënt die wordt gevormd wanneer protonen door het binnenmembraan naar de periplasmatische ruimte worden gepompt. membraangebonden ademhalingsketen. Hij stelde een tweefasig mechanisme voor dat bekend staat als het Mitchell-mechanisme of chemiosmose.