催化在葉綠體中合成ATP的酶與線粒體中的ATP酶十分相似。葉綠體中ATP酶也像門把位于類囊膜外側。存在于不垛疊的類囊膜中。ATP酶可分為CF1和CF0兩部分。CF0插在膜中，起質子通道作用，CF1由α3、β3、γ、δ、ε亞基組成，α、β亞基有結合ADP的功能，γ亞基控制質子流動，δ亞基與CF0結合，ε亞基在暗處有抑制催化的功能，限制ATP水解，避免浪費行為。CF1在基質一邊，所以新合成的ATP釋放到基質中去。CF0至少有三個亞基組成，寡霉素可以抑制ATP酶的活性，從而可以阻斷光合磷酸化作用。
光合作用的總反應式為：
6CO2 + 6H2O ——→ C6H12O6 + 6O2
ΔG0’=2881千焦耳/摩爾
形成一分子氧需4個電子，8個光子。所以6個氧分子共需6×8=48個光量子。
每摩爾光量子含有6.02×10^23光量子，不同波長下光量子具有的能量不同。短波長光能量較大。
若按700nm波長光計算，48個光量子有48×170=8265千焦耳/摩爾能量，在標準條件下，1摩爾葡萄糖需花2881千焦耳自由能，因此光合作用能量利用效率為288l/8265%=35%。