Oksidacinis fosforilinimas yra cheminių reakcijų rinkinys, naudojamas gaminant adenozino trifosfatą (ATP). Svarbi aerobinio kvėpavimo dalis, bene svarbiausia medžiagų apykaitos operacija žemėje. Skirtingi organizmų tipai turi daug skirtingų būdų, kaip organizuoti oksidacinį fosforilinimą, tačiau galutinis rezultatas visada yra tas pats: energija nuo kito iki paskutinio serijos žingsnio naudojama fosforo atomui prijungti prie adenozino difosfato (ADP), paverčiant jį ATP. . Potenciali energija, pridedama prie molekulės šios reakcijos metu, yra būtent tai, dėl ko ATP yra visuotinai naudingas energijos šaltinis ląstelėje.
Galutinis oksidacinio fosforilinimo etapas apima daugybę redukcijos-oksidacijos arba redokso reakcijų. Šios reakcijos perkelia elektronus iš vienos molekulės į kitą, taip pakeisdamos abiejų krūvį. Šis operacijų rinkinys vadinamas elektronų transportavimo grandine, nes leidžia ląstelei perkelti energiją elektronų pavidalu iš saugyklos į vietą, kur ją galima lengvai panaudoti. Nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD+) yra įprastas šio proceso žingsnis. „+“ reiškia teigiamą krūvį, leidžiantį lengvai priimti elektronus ir tapti sumažinta forma, vadinama NADH.
NADH elektronų energija naudojama procesui, vadinamam chemiomoze, paleisti. Chemiosmosas koncentruoja elektronų energiją į potencialią energiją, perkeldamas vandenilio jonus – protonus – per membraną. Šis judėjimas sukuria energijos gradientą per membraną dėl vienoje pusėje sukaupto teigiamo krūvio. Šis energijos gradientas vadinamas protonų varomąja jėga. Šiuo metu gali įvykti paskutinis ir universaliausias oksidacinio fosforilinimo etapas.
ATP sintazė yra fermentas, atsakingas už ADP pavertimą ATP. Dalis baltymo yra įterpta į membraną, per kurią buvo varomi protonai. ATP sintazė suteikia kelią, kuriuo protonai gali vėl patekti į ląstelę, tačiau pasinaudoja generuojama energija. Ši operacija primena tai, kaip vėjo malūnai naudoja slėgio skirtumus, o vandens ratai naudoja potencialios energijos pokyčius, atsirandančius dėl gravitacijos. Protono judėjimas atgal per membraną naudojamas norint pakeisti fermento formą. Jei ADP molekulė jau yra prijungta prie ATP sintazės, kai įvyksta šis įvykis, pokytis primeta jai papildomą fosforo atomą. Naujai pagamintai ATP molekulei leidžiama palikti fermentą ir ji laisvai aprūpina energiją kitoje ląstelės vietoje.