Oksidatif fosforilasyon, adenozin trifosfat (ATP) üretmek için kullanılan kimyasal reaksiyonlar kümesidir. Aerobik solunumun önemli bir parçası, belki de dünyadaki en temel metabolik işlemdir. Farklı organizma türlerinin oksidatif fosforilasyonu organize etmenin birçok farklı yolu vardır, ancak sonuç her zaman aynıdır: serideki bir sonraki adımdan sonraki enerji, bir fosfor atomunu adenosin difosfata (ADP) bağlamak ve onu ATP'ye dönüştürmek için kullanılır . Bu reaksiyonda moleküle eklenen potansiyel enerji, ATP'yi hücre içinde evrensel olarak faydalı bir enerji kaynağı yapan şeydir.
Son oksidatif fosforilasyon aşamasına kadar olan ilerlemeler bir dizi indirgeme-oksidasyon veya redoks reaksiyonu içerir. Bu reaksiyonlar elektronları bir molekülden diğerine transfer eder ve böylece ikisinin de yükünü değiştirir. Bu işlem grubuna elektron taşıma zinciri adı verilir, çünkü hücrenin elektronlar biçiminde enerjiyi depolamasından kolayca kullanılabileceği bir yere taşımasına izin verir. Nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD + ) bu işlemin sonuna yakın ortak bir adımdır. '+' Elektronları kolayca kabul etmesini ve NADH olarak adlandırılan azaltılmış bir form haline gelmesini sağlayan pozitif bir yükü temsil eder.
NADH'deki elektronların enerjisi, kemiyosmosis denilen bir prosese güç vermek için kullanılır. Chemiosmosis, elektronların enerjisini, bir zar üzerinde hidrojen iyonlarını (protonları) hareket ettirerek potansiyel enerjiye yoğunlaştırır. Bu hareket, bir tarafta biriken pozitif yük sayesinde membran boyunca bir enerji gradyanı yaratır. Bu enerji gradyanına proton-itici kuvvet denir. Bu noktada, oksidatif fosforilasyonun son ve en evrensel adımı gerçekleştirilebilir.
ATP sentaz, ADP'nin ATP'ye dönüştürülmesinden nihai olarak sorumlu olan enzimdir. Proteinin bir kısmı protonların sürüldüğü zara gömülüdür. ATP sentaz, protonların hücreye tekrar girebileceği bir yol sağlar, ancak bunu yaptıklarında üretilen enerjiden yararlanır. Bu işlem yel değirmenlerinin basınçtaki kayış demeti farklılıklarını andırıyor ve su çarkları yerçekiminden kaynaklanan potansiyel enerji değişikliklerini kullanıyor. Bir protonun membran boyunca geri hareketi, enzim şeklindeki bir değişikliği güçlendirmek için kullanılır. Bu olay meydana geldiğinde, bir ADP molekülü ATP sentazına zaten bağlıysa, değişiklik üzerine ilave bir fosfor atomu uygular. Yeni üretilen ATP molekülünün enzimi terk etmesine izin verilir ve hücrede başka bir yerde enerji sağlamak için serbest kalır.
