A protonpumpa egy transzmembrán fehérje , pontosabban egy aktív membrán transzporter , amely a protonokat koncentrációs gradiensükkel szemben kiszorítja egy adenozin-trifoszfát (ATP) molekula hidrolízise során felszabaduló energia felhasználásával . Működése egy sejtrész ( lizoszóma ) vagy egy vezikulum ( acetilkolin- vezikulum ) H + -ionokkal (akár egyetlen protonnal) történő gazdagodásához vezet, vagyis a pH csökkenéséhez ezekben a vezikulákban vagy savanyuláshoz.
A pH csökkenése lehetővé teszi bizonyos fehérjék aktiválását , amelyek lényegében proteolitikusak . Az ATP-molekula lehetővé teszi az energia visszanyerését a koncentrációgradiens leküzdése érdekében (vagyis a membrán mindkét oldalán a pH-egyensúly ellen megy).
A protonok felhalmozódása a membrán egyik oldalán nagyon gyorsan elektromos gradiens létrejöttét eredményezi a membránon, a fehérje által termelt töltéselválasztásnak köszönhetően. Az a rekesz, ahová a protonok kerülnek, nagyon gyorsan pozitívvá válik, és ez a polarizáció ellenzi az új pozitív töltések bejutását. Ez megmagyarázza az ezt a protonpumpa-t tartalmazó membránokban található ioncsatornát, amely negatív kloridionokat vezet át a protonok által biztosított pozitív töltés kompenzálására. Így a kloridcsatorna blokkolásával blokkolni lehet a vezikulák savanyulását . A genetikai betegségeket, például a Dent-kórt az ilyen típusú kloridcsatorna mutációi okozzák.