Oksidacijska fosforilacija
Oksidacijska fosforilacija je metabolički put koji koristi energiju oslobođenu oksidacijom hranjivih tvari za sintezu adenozin trifosfata (ATP). Oksidacijsku fosforilaciju za proizvodnju energije imaju gotovo svi aerobni organizmi, zato što je to najučinkovitiji metabolički put za proizvodnju visokoenergetskih molekula kao što je ATP. Alternativni metabolički putevi kao što su fermentacija ili glikoliza daleko su manje efikasni. Tokom oksidacijske fosforilacije, elektroni se prenose od molekula koje služe kao elektronski donori na molekule akceptora kao što jekisik u nizu redoks reakcija. Redoks reakcije oslobađaju energiju koja se koristi za sintezu ATP-a. Redoksne reakcije se kod eukariota odvijaju na unutrašnjoj membrani mitohondrija, a kod prokariota na unutrašnjim na ćelijskim membranama. Oksidacijska fosforilacija se mora uvijek odvijati na membranama jer se nastali gradijent protona između dva ćelijska međuprostora koristi kao pokretačka sila za sintezu ATP-a. Prvi dio oksidacijske fosforilacije čini niz povezanih enzima koji nose naziv "lanac prijenosa elektrona". U eukariota taj je lanac sastavljen od pet proteinskih sistema, dok se kod prokariota može naći mnoštvo različitih enzima u raznim kombinacijama. Energijom oslobođenom od elektrona, koji prolaze kroz navedeni enzimski sistem, dolazi do prijenosa protona kroz unutrašnju mitohondrijsku membranu u procesu poznatom kao "hemiosmoza". Stvoreni gradijent protona (pH gradijent) daje potencijalnu energiju cijelom procesu koji će je postupno oslobađati protokom pomoću enzima ATP-sintetaza. ATP sintaza koristi energiju stvorenu protokom protona niz međumembranski gradijent kako bi stvorila ATP, reakcijom fosforilacije adenozin difosfata (ADP). To je drugi dio metaboličkog puta. Dio ATP sintaze funkcionira kao rotacijski mehanički motor pokretan protonskim gradijentom. Oksidacijska fosforilacija je jedan od najbitnijih dijelova metabolizma, ali nužno oslobađa reaktivne metabolite kisika kao što su superoksid (O2−) ili vodik-peroksid (H2O2) koji s lahkoćom generiraju slobodne radikale. Slobodni radikali mogu teško oštetiti ćelijske strukture, izazvati bolesti i tijesno su povezani s procesom starenja.