Накопление протонов водорода в люмене тилакоида происходит в ходе световой фазы фотосинтеза. 13

Протоны водорода появляются в результате фотолиза воды — разрушения воды под действием света. 1 Электроны, полученные при этом, восстанавливают фотосистему II, а протоны водорода накапливаются в люмене тилакоида. 3

Помимо протонов водорода, полученных из воды, в люмен поступает водород, закачиваемый одним из переносчиков электронов из стромы. 3 Это происходит для того, чтобы с одной стороны мембраны накопилось достаточно много протонов водорода. 1

В люмене накапливается настолько большое количество протонов водорода, что рН может достигать значения 4 (кислая среда), тогда как в строме рН около 8 (слабощелочная среда), что создаёт градиент концентрации. 3

Из-за образовавшегося градиента протоны водорода стремятся выйти в строму через АТФазу. 3 При прохождении их через фермент структура последнего изменяется, при этом высвобождается энергия, необходимая для синтеза АТФ (происходит фосфорилирование). 3