ATP-syntase er et ATP-produserende enzym som syntetiserer ATP fra ADP .** Mekanismen for ATP-syntese ble først foreslått av Peter Mitchell, som på begynnelsen av 1960-tallet antok at ATP-syntese ble oppnådd gjennom generering av en protongradient som dannes når protoner pumpes over den indre membranen mot det periplasmatiske rommet av membranbundet respirasjonskjede. Han foreslo en tofasemekanisme kjent som Mitchell-mekanismen eller kjemiosmose.
