Proton gradyanı, bir zarın iki tarafında proton (hidrojen iyonu) konsantrasyonunun farklı olması durumudur. Proton gradyanı, zarın tarafları arasında bir elektrokimyasal potansiyel farkı oluşturur. Bu potansiyel farkı, protonların zarın bir tarafından diğerine geçerken enerji taşımasına ve bu enerjiyi ATP sentaz enzimi gibi moleküllere aktarmasına olanak sağlar.
Proton gradyanı, hücresel solunum ve fotosentez gibi enerji üreten süreçlerde önemli bir rol oynar. Bu süreçlerde, elektron taşıma zinciri adı verilen bir dizi reaksiyon, zarın bir tarafına proton pompalar ve böylece proton gradyanı oluşturur. Proton gradyanı, ATP sentaz enziminin ADP ve P i moleküllerini birleştirerek ATP sentezlemesini sağlar. ATP sentaz enzimi, F-tipi bir ATPaz olarak sınıflandırılır ve zarın dönen bir kısmını (F0) ve sabit bir kısmını (F1) içerir. Protonlar, F0 kısmından geçerken F1 kısmında fosforilasyon reaksiyonunu katalizler.
Proton gradyanı, hücrelerin enerji üretmesinin yanı sıra, hücre içi sinyal iletimi, asit-baz dengesi, pH düzenlemesi ve ısı üretimi gibi diğer işlevler için de kullanılır.
