Kemiosmotik ATP sentezi, mitokondri ve kloroplastlarda zarın iki tarafındaki proton yoğunluğu farkına bağlı olarak ortaya çıkan proton itici gücüyle gerçekleşir. Süreç şu şekilde ilerler: 1. Elektron taşınması: Elektronlar, elektron taşıma zincirinde (ETS) bir dizi kompleks aracılığıyla taşınır. 2. Protonların geri dönüşü: Zarlar arası boşlukta biriken protonlar, ATP sentaz enzimi aracılığıyla matrise geri döner. 3. ATP sentezi: Protonların ATP sentaz ile bağlantılı bir proton kanalından geçerek matrise pasif dönüşü sırasında ATP sentezlenir. 4. Enerji kullanımı: Bu işlem, proton hareket kuvveti şeklinde enerji sağlar. Son olarak, oksijen, ETS'nin son elektron alıcısı olarak elektron akışının ve ATP molekülünün sentezinin sürdürülmesini sağlar.