质子顺着电化学梯度流动，回到膜的N端，从中释放储存的能量。这动能驱动着酶的部分结构旋转，并与ATP的合成相偶联。质子动力的两种组分在热力学上是等效的：在线粒体中，大部分能量由电势差提供；在嗜碱性细菌中，电能甚至要补偿pH逆差造成的反作用。与之相反，叶绿体主要依靠ΔpH工作。然而，因为ATP合成的动力学要求，它们也需要一个小的膜电位。至少在梭杆菌"P. modestum"的情况中，它驱动ATP合酶F转子的a、c亚基逆向旋转。与通过厌氧发酵产生的能量相比较，通过氧化磷酸化释放的能量很多。糖酵解只产生2个