La bomba de protones es una proteína de membrana integral que mueve protones a través de la membrana de una célula , mitocondria u otro compartimento intracelular.
Durante la respiración celular , las bombas de protones toman protones de la matriz y los liberan en la cavidad interna. Estos protones atrapados dentro del orgánulo forman tanto un gradiente de pH como de carga eléctrica y crean un potencial electroquímico que sirve como reserva de energía para la célula.
Al mismo tiempo, la propia membrana celular se asemeja a una presa en un río, que no permite que los protones regresen a la matriz. Dado que la bomba bombea protones en contra de un gradiente, este trabajo requiere energía. La bomba en sí no genera energía. Convierte la energía recibida de alguna fuente en la energía potencial del gradiente electroquímico.
En las mitocondrias humanas , el trabajo de las bombas de protones lo lleva a cabo la cadena de transporte de electrones . Por ejemplo, el movimiento de protones por la citocromo c oxidasa ocurre a expensas de los electrones del citocromo c. Sobre la ATPasa de protones de la membrana plasmática , así como sobre la ATPasa transmembrana de otras membranas celulares, se lleva a cabo el transporte de protones debido a la hidrólisis del ATP.
La ATP sintasa F o F 1 , utilizada en las mitocondrias, por el contrario, normalmente transfiere protones a través de la membrana desde una región de alta a una región de baja concentración, utilizando la energía liberada durante esta transferencia para sintetizar ATP. Para asegurar el paso de los protones a través de la membrana interna, se abre temporalmente en ella un canal de protones .
En las bacterias , así como en los orgánulos productores de ATP no mitocondriales, la energía utilizada para el transporte de protones se obtiene en la cadena de transporte de electrones o mediante la fotosíntesis .
La ATP ligasa CF 1 utilizada en los cloroplastos vegetales corresponde a la ATP sintasa F o F 1 humana .
La bacteriorrodopsina es un pigmento fotosintético utilizado por las arqueas , especialmente las halobacterias .