Различные молекулы NADH и FADH2, созданные на предыдущих этапах клеточного дыхания, готовы к использованию в цепи переноса электронов, которая встречается в складках внутренней мембраны митохондрий, называемых кристами. Вкратце, электроны высокой энергии, присоединенные к NAD + и FAD2 +, используются для создания градиента протонов через мембрану. Это просто означает, что на одной стороне мембраны концентрация протонов (ионов H +) выше, чем на другой, что создает стимул для прохождения этих ионов из областей с более высокой концентрацией протонов в области с более низкой концентрацией протонов. Таким образом, протоны ведут себя немного иначе, чем, скажем, вода, которая «хочет» переместиться из области более высокой высоты в область с более низкой концентрацией - здесь, под действием силы тяжести вместо так называемого хемиосмотического градиента, наблюдаемого в цепь переноса электронов.

Как турбина на гидроэлектростанции, использующая энергию проточной воды для работы в другом месте (в этом случае, для выработки электроэнергии), часть энергии, установленной градиентом протонов через мембрану, захватывается для присоединения свободных фосфатных групп (P) к ADP молекулы, чтобы произвести ATP, процесс, названный фосфорилированием (и в этом случае, окислительным фосфорилированием). Фактически, это происходит снова и снова в цепи переноса электронов, пока не будут использованы все NADH и FADH2 из гликолиза и цикла Кребса - около 10 из первых и два из последних. Это приводит к созданию около 34 молекул АТФ на молекулу глюкозы. Поскольку каждый гликолиз и цикл Кребса дают 2 АТФ на молекулу глюкозы, общее количество выделяемой энергии, по крайней мере, в идеальных условиях, составляет 34 + 2 + 2 = 38 АТФ в целом.

В цепи переноса электронов есть три разных точки, в которых протоны могут пересекать внутреннюю митохондриальную мембрану, чтобы попасть в пространство между этим позже и наружной митохондриальной мембраной, и четыре отдельных молекулярных комплекса (пронумерованных I, II, III и IV), которые образуют физические точки привязки цепи.

Для цепи переноса электронов требуется кислород, поскольку O2 служит в качестве конечного акцептора электронной пары в цепи. Если кислорода нет, реакции в цепи быстро прекращаются, потому что поток электронов «вниз по течению» прекращается; им некуда идти. Среди веществ, которые могут парализовать цепь переноса электронов, - цианид (CN-). Вот почему вы, возможно, видели цианид, используемый в качестве смертельного яда в шоу убийств или шпионских фильмах; когда его вводят в достаточных дозах, аэробное дыхание у реципиента прекращается, а вместе с ним и сама жизнь.