A mitokondriumban és a kloroplasztiszban az oxidatív foszforiláció javasolt mechanizmusa, amely megköveteli, hogy (1) az elektrontranszport a mitokondrium vagy a kloroplasztisz membránján keresztül úgy legyen elrendezve, hogy a protonok vektoriálisan a külső felületére kerüljenek, (2) az ATP-szintézist úgy kell elrendezni a membránban, hogy a protongradiens felhasználható legyen az ATP-szintézis meghajtására, és (3) a mitokondriális/kloroplasztisz membrán protonok számára átjárhatatlan legyen, és egy ozmotikusan izolált teret határozzon meg. Az elektrontranszportlánc felváltva áll hidrogénatom-hordozókból és elektronhordozókból, így az előbbiekről az utóbbiakra történő átvitel lehetővé teszi a protonok felszabadulását és vektoriális szállítását a mitokondriális vagy kloroplasztisz membránon keresztül. Mivel a protontranszportot nem kíséri egyenértékű elektronszállítás a membránon keresztül, ezért nemcsak kémiai potenciált (pH), hanem elektronpotenciált () is generál, és a kettőt együtt proton-motiváló erőnek nevezzük. (lásd még: kémiai csatolási hipotézis; konformációs hipotézis; elektrokémiai gradiens; P:O arány; proton-motív erő)