Stężenie jonów wodorowych jest wielokrotnie wyższe na zewnątrz komórki niż w jej wnętrzu. Ta różnica utrzymywana jest dzięki obecności w plazmolemie pierwotnych pomp protonowych (H+), które sprzęgają transport protonów z procesem uwalniania energii. Źródłem energii jest hydroliza ATP i dlatego białka te traktowane są jako enzymy mające właściwości ATP-az. Pompa protonowa wykorzystuje ATP jako substrat i wyrzuca H+ z komórki, a to powoduje ich asymetryczne rozmieszczenie i powstanie gradientu elektrochemicznego, który wykorzystywany jest w wielu procesach fizjologicznych m.in.