Fosforilação oxidativa
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As transferências de elétrons constituem reações de óxido-redução que se processam com liberação de energia, que pode ser aproveitada biologicamente para a síntese de ATP. O processo de fosforilação oxidativa refere-se à fosforilação do ADP em ATP, utilizando para isso a energia liberada nas reações de óxido-redução.
A energia derivada do transporte de elétrons é convertida em uma força próton-motriz. A energia do transporte de elétrons é primariamente utilizada para bombear prótons para o exterior da matriz mitocondrial. Como conseqüência desse bombeamento, vai haver a formação de um gradiente de prótons, ou seja, uma concentração diferente de prótons dentro e fora da mitocôndria. Como a membrana interna da mitocôndria é impermeável a prótons, estes só podem voltar à matriz e desfazer o gradiente através de sítios específicos da membrana interna. O transporte de prótons através da membrana interna da mitocôndria é feita pelos complexos I, II e IV.
A variação de energia livre associada à transferência de elétrons através de um dos três complexos corresponde a uma força próton-motriz capaz de fazer a síntese de ATP. Para cada NADH que se oxida, ou seja, para cada par de elétrons transportados pelos complexos I, II e IV, há a síntese de 3 ATP.