La phosphorylation oxydative a lieu dans et autour des membranes des mitochondries dans les cellules eucaryotes. La phosphorylation oxydative est le processus de génération d'adénosine triphosphate, la principale monnaie d'énergie de toutes les cellules, en utilisant l'oxygène comme électron final accepteur. Les deux principales étapes de la phosphorylation oxydative sont le transport d'électrons et la chimiosmose, qui utilisent toutes deux le mouvement de particules chargées pour transférer de l'énergie.
La phosphorylation oxydative est la principale méthode par laquelle les cellules eucaryotes produisent de l'ATP par voie aérobie. L'étape précédant la phosphorylation oxydative, la glycolyse, crée de l'ATP, mais en quantités beaucoup plus faibles. La glycolyse a également lieu en dehors des mitochondries. La phosphorylation oxydative commence par utiliser le transport d'électrons pour déplacer des électrons entre diverses molécules dans les mitochondries. Cela sert également à attirer des protons, qui sont des noyaux d'hydrogène sans électrons, à travers la membrane des mitochondries. Ce mouvement est dans une zone de concentration plus élevée contre les tendances de diffusion. En tant que tel, il nécessite de l'énergie.
Une fois que les électrons cessent de déplacer les protons, ils sont ensuite libérés pour traverser la membrane mitochondriale dans un processus connu sous le nom de chimiosmose. Le processus de déplacement des protons dans une direction nécessitait de l'énergie, et le mouvement spontané de retour à travers la membrane la libère. C'est cette énergie qui est utilisée pour lier un groupe phosphate à l'ADP, créant de l'ATP.
