Durante a cadeia de transporte de eletrões, iões de hidrogénio são bombeados no espaço intermembranar para criar um gradiente de protões. No próximo processo, chamado quimiosmose, esses iões são bombeados de volta para a matriz mitocondrial para gerar ATP a partir do ADP. A estrutura responsável pelo movimento de iões é um complexo ATP sintaxe, que está embutido dentro da intermembrana da mitocôndria.

Consiste em uma cabine, o canal no qual iões de hidrogénio entram e saem do complexo e um rotor multi-unidades que gira quando os iões de hidrogénio se ligam e mudam a forma de cada subunidade. O rotor giratório então gira uma haste interna que ativa um botão de proteínas catalíticas estacionárias para fosforilar o ADP resultante na produção de ATP. Durante todo o processo catabólico, dois ATP são produzidos durante a glicólise, dois durante o ciclo do ácido cítrico, e entre 26 e 28 durante a fosforilação oxidativa.

mo resultado da liberação de energia, quatro protões são ativamente bombeados através do Complexo I para dentro do espaço intermembranar, produzindo um gradiente de protões através da membrana interna. FADH2 carrega dois eletrões diretamente para o Complexo II, oxidando FADH2 em FAD Esses eletrões são transferidos a outra proteína ferro-enxofre, e então para a carregadora Q, que também absorve dois protões da matriz mitocondrial uma vez que carrega os eletrões para o Complexo III. No terceiro complexo, há uma sequência de transferências de eletrões conhecida como o ciclo Q.Primeiro, um eletrão é transferido de Q para uma proteína ferro-enxofre, então os dois protões carregados por Q são bombeados para o espaço intermembranar.

Depois de passar por uma molécula de citocromo intermediária chamada citocromo C1, o eletrão passa para e reduz um portador de eletrões C citocromo. Em seguida, o segundo eletrão transportado por Q é passado para um complexo do citocromo B, e, em seguida, para uma molécula Q, que então liga dois protões da matriz. Agora, outra molécula Q se liga ao Complexo III, e a primeira parte do o ciclo se repete, bombeando mais dois protões para dentro do espaço intermembranar, para um total de quatro protões por ciclo Q.O segundo eletrão da molécula Q recém-ligada é transferido para o citocromo B e então para a molécula Q que recebeu anteriormente um eletrão.

Agora que este Q tem dois eletrões, ele é liberado do Complexo III e pode doar seus eletrões em um novo ciclo Q.Finalmente, o transportador de eletrões do citocromo C está anexado ao Complexo IV, e dois eletrões reduzem uma molécula de citocromo A3 e um átomo de cobre, permitindo que uma molécula de oxigénio se ligue. Uma vez que a molécula de oxigénio é completamente reduzida, ela pega quatro iões de hidrogénio e se divide para formar duas moléculas de água. Durante este processo, mais quatro protões são bombeados para o espaço intermembranar.

Assim, a cadeia de transporte de eletrões cria um gradiente de protões bombeando protões no espaço intermembranar da mitocôndria. Esses protões podem então fluir de volta para o gradiente na matriz mitocondrial por meio de sínteses de ATP, gerando ATP em um processo conhecido como quimiosmose. Os portadores de eletrões oxidados podem retornar ao ciclo do ácido cítrico para pegar mais eletrões.