A fosforilação oxidativa ocorre dentro e ao redor das membranas das mitocôndrias em células eucarióticas. A fosforilação oxidativa é o processo de geração de trifosfato de adenosina, a principal moeda de energia de todas as células, usando o oxigênio como elétron final aceitador. As duas etapas principais da fosforilação oxidativa são o transporte de elétrons e a quimiosmose, ambos os quais usam o movimento de partículas carregadas para transferir energia.
A fosforilação oxidativa é o principal método pelo qual as células eucarióticas produzem ATP aerobicamente. A etapa antes da fosforilação oxidativa, a glicólise, cria ATP, mas em quantidades muito menores. A glicólise também ocorre longe das mitocôndrias. A fosforilação oxidativa começa usando o transporte de elétrons para mover elétrons entre várias moléculas na mitocôndria. Isso também serve para atrair prótons, que são núcleos de hidrogênio sem elétrons, através da membrana da mitocôndria. Este movimento está em uma área de maior concentração contra as tendências de difusão. Como tal, requer energia.
Uma vez que os elétrons param de mover os prótons, eles são liberados para viajar de volta através da membrana mitocondrial em um processo conhecido como quimiosmose. O processo de mover os prótons em uma direção exigia energia, e o movimento espontâneo de volta através da membrana a libera. É essa energia que é usada para ligar um grupo fosfato ao ADP, criando ATP.
