Proponowany mechanizm fosforylacji oksydacyjnej w mitochondrium i chloroplaście, który wymaga (1) aby transport elektronów był zorganizowany w poprzek błony mitochondrialnej lub chloroplastowej tak, że protony są transportowane wektorowo do jej zewnętrznej powierzchni, (2) synteza ATP powinna być zorganizowana w błonie tak, aby gradient protonów mógł być wykorzystany do napędzania syntezy ATP, oraz (3) aby błona mitochondrialna/chloroplastu była nieprzepuszczalna dla protonów i stanowiła osmotycznie izolowaną przestrzeń. Łańcuch transportu elektronów składa się naprzemiennie z nośników atomu wodoru i nośników elektronów, tak że przeniesienie z pierwszego do drugiego pozwala na uwolnienie protonów i ich transport wektorowy przez błonę mitochondrialną lub chloroplastową. Ponieważ transportowi protonów nie towarzyszy równoważny transport elektronów przez błonę, generuje on nie tylko potencjał chemiczny (pH), ale także potencjał elektronowy (), a te dwa elementy razem określane są mianem protonowej siły napędowej. (patrz także hipoteza sprzężenia chemicznego; hipoteza konformacyjna; gradient elektrochemiczny; stosunek P:O; protonowa siła motoryczna)