Kemiozmotik hipotez, ışığa bağımlı reaksiyonlarda gerçekleşen fotofosforilasyon ile ATP sentezinin, zar yüzeyleri arasındaki proton derişimi farkından kaynaklandığını öne süren bir teoridir. Bu hipoteze göre: 1. Tilakoit zarda biriken protonlar, yoğun oldukları tilakoit boşluktan stromaya geçerken ATP sentaz enzimi aktif hale gelir. 2. ATP sentaz, ADP'ye fosfat ekleyerek ATP üretilmesini sağlar.