Adenosintriphosphat, oder ATP, gilt als die primäre Energiequelle in Zellen. Allerdings kann Energie auch im elektrochemischen Gradienten eines Ions über die Plasmamembran gespeichert werden. Dieser wird von zwei Faktoren beeinflusst: seinen chemischen und elektrischen Gradienten.
Der chemische Gradient beruht auf Unterschieden in der Häufigkeit einer Substanz auf der Außenseite gegenüber dem Inneren einer Zelle. Eine Substanz bzw. Ionen fließt vom Bereich mit einer hohen Ionenkonzentration zum Bereich der niedrigeren Ionenkonzentration. Im Gegensatz dazu ist der elektrische Gradient von der elektrischen Ladung der Ionen sowie der Gesamtladungen der intrazellulären und extrazellulären Umgebung abhängig.
Der elektrische Gradient eines positiv geladenen Ions fließt von positiven zu negativen Bereichen, während es bei negativen Ionen anders herum abläuft. Die kombinierte Wirkung dieser elektrischen und chemischen Faktoren bestimmt die endgültige Richtung eines elektrochemischen Gradienten. Wenn sich ein Ion auf diesem Weg durch den elektrochemischen Gradienten bewegt, wird Energie freigesetzt, die dann genutzt wird, um verschiedene biologische Prozesse anzutreiben.
