Een voorgesteld mechanisme van oxidatieve fosforylering in het mitochondrium en de chloroplast dat vereist dat (1) het elektronentransport zodanig over het mitochondriale of chloroplastmembraan is georganiseerd dat protonen vectorieel naar het buitenoppervlak worden getransporteerd, (2) ATP-synthese in het membraan, zodat de protonengradiënt kan worden gebruikt om ATP-synthese aan te drijven, en (3) dat het mitochondriale/chloroplastmembraan ondoordringbaar is voor protonen en een osmotisch geïsoleerde ruimte vormt. De elektronentransportketen bestaat afwisselend uit waterstofatoomdragers en elektronendragers, zodat overdracht van de eerste naar de tweede de vrijmaking van protonen en hun vectorieel transport over het mitochondriale of chloroplastmembraan mogelijk maakt. Omdat protonentransport niet gepaard gaat met een gelijkwaardig transport van elektronen over het membraan, genereert het niet alleen een chemische potentiaal (pH) maar ook een elektronpotentiaal (), en de twee samen worden de proton-motorkracht genoemd. (zie ook: hypothese van de chemische koppeling; conformatiehypothese; elektrochemische gradiënt; P:O-verhouding; proton-motorkracht)