Ein vorgeschlagener Mechanismus der oxidativen Phosphorylierung im Mitochondrium und Chloroplasten, der erfordert, dass (1) der Elektronentransport über die Mitochondrien- oder Chloroplastenmembran so angeordnet ist, dass Protonen vektoriell zu ihrer äußeren Oberfläche transportiert werden, (2) die ATP-Synthese muss in der Membran so angeordnet sein, dass der Protonengradient zum Antrieb der ATP-Synthese genutzt werden kann, und (3) die Mitochondrien-/Chloroplastenmembran muss für Protonen undurchlässig sein und einen osmotisch isolierten Raum bilden. Die Elektronentransportkette besteht abwechselnd aus Wasserstoffatomträgern und Elektronenträgern, so dass die Übertragung von ersteren auf letztere die Freisetzung von Protonen und deren vektoriellen Transport durch die Mitochondrien- oder Chloroplastenmembran ermöglicht. Da der Protonentransport nicht von einem äquivalenten Transport von Elektronen durch die Membran begleitet wird, erzeugt er nicht nur ein chemisches Potenzial (pH-Wert), sondern auch ein Elektronenpotenzial (), und beides zusammen wird als Protonenmotivkraft bezeichnet. (siehe auch chemische Kopplungshypothese; Konformationshypothese; elektrochemischer Gradient; P:O-Verhältnis; Protonenmotivkraft)