Kemiosmotik ATP sentezi, mitokondri ve kloroplastlarda zarın iki tarafındaki proton yoğunluğu farkına bağlı olarak ATP üretimini açıklar. Süreç şu şekilde gerçekleşir: 1. Elektron Taşınımı: NADP, NAD ve FAD molekülleri ile taşınan hidrojenlerin elektronları, elektron taşıma sistemine (ETS) aktarılır. 2. Proton Pompalanması: ETS'de elektronların taşınımı sırasında açığa çıkan serbest enerjinin bir kısmı, hidrojenlerin protonlarını iç ve dış zar arasındaki boşluğa pompalamak için kullanılır. 3. Proton Birikimi: Zarlar arası boşlukta proton yoğunluğu artar ve bu, bir potansiyel enerji oluşturur. 4. ATP Sentaz Enzimi: İç zarda yer alan ATP sentaz enzimi, protonların sıvı ortama geri dönmelerini sağlayan bir kanal oluşturur. 5. ATP Üretimi: Protonların geçişi, ATP sentazı aktif hale getirerek ATP sentezini gerçekleştirir. 6. Son Elektron Alıcısı: Oksijenli solunumda oksijen, ETS'nin son elektron alıcısıdır ve elektron akışını sürdürür.