Un meccanismo proposto della fosforilazione ossidativa nel mitocondrio e nel cloroplasto che richiede (1) che il trasporto di elettroni sia organizzato attraverso la membrana mitocondriale o cloroplastica in modo che i protoni siano trasportati vettorialmente alla sua superficie esterna, (2) che la sintesi di ATP sia organizzata nella membrana in modo che il gradiente protonico possa essere usato per guidare la sintesi di ATP, e (3) che la membrana mitocondriale/cloroplasto sia impermeabile ai protoni e definisca uno spazio osmoticamente isolato. La catena di trasporto degli elettroni è composta alternativamente da portatori di atomi di idrogeno e portatori di elettroni, così che il trasferimento dai primi ai secondi permette la liberazione di protoni e il loro trasporto vettoriale attraverso la membrana mitocondriale o cloroplastica. Poiché il trasporto di protoni non è accompagnato da un equivalente trasporto di elettroni attraverso la membrana, esso genera non solo un potenziale chimico (pH) ma anche un potenziale di elettroni (), e i due insieme sono chiamati forza motrice protonica. (vedi anche ipotesi di accoppiamento chimico; ipotesi conformazionale; gradiente elettrochimico; rapporto P:O; forza motrice protonica)

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