Fosforilarea oxidativă are loc în și în jurul membranelor mitocondriilor în celulele eucariote. Fosforilarea oxidativă este procesul de generare a adenozin trifosfatului, principala monedă energetică a tuturor celulelor, prin utilizarea oxigenului ca un electron final acceptor. Cei doi pași principali ai fosforilării oxidative sunt transportul de electroni și chemiosmoza, ambele utilizându-se mișcarea particulelor încărcate pentru a transfera energie.
Fosforilarea oxidativă este principala metodă prin care celulele eucariote produc ATP în aerobi. Etapa înainte de fosforilarea oxidativă, glicoliza, creează ATP, dar în cantități mult mai mici. Glicoliza are loc, de asemenea, departe de mitocondrii. Fosforilarea oxidativă începe prin utilizarea transportului de electroni pentru a muta electronii între diferite molecule în mitocondrii. Acest lucru servește, de asemenea, pentru a atrage protoni, care sunt nuclee de hidrogen fără electroni, prin membrana mitocondriilor. Această mișcare se află într-o zonă de concentrare mai mare față de tendințele de difuzie. Ca atare, necesită energie.
După ce electronii opresc mișcarea protonilor, ei sunt eliberați pentru a se deplasa înapoi peste membrana mitocondrială într-un proces cunoscut sub numele de chemiosmoză. Procesul de deplasare a protonilor într-o direcție necesită energie, iar mișcarea spontană înapoi pe membrană o eliberează. Această energie este folosită pentru a lega o grupă de fosfați de ADP, creând ATP.
