关于光合磷酸化的机理有多种学说，如中间产物学说、变构学说、化学渗透学说等，其中被广泛接受的是化学渗透学说。
化学渗透学说(chemiosmotic theory)由英国的米切尔(Mitchell，1961)提出，该学说假设能量转换和偶联机构具有以下特点：
①由磷脂和蛋白多肽构成的膜对离子和质子的透过具有选择性
②具有氧化还原电位的电子传递体不匀称地嵌合在膜内。
③膜上有偶联电子传递的质子转移系统。
④膜上有转移质子的ATP酶。在解释光合磷酸化机理时，该学说强调：光合电子传递链的电子传递会伴随膜内外两侧产生质子动力(proton motive force,pmf)，并由质子动力推动ATP的合成。许多实验都证实了这一学说的正确性。
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