氧化磷酸化是细胞呼吸的最后阶段，发生在线粒体内膜中。它利用电子传递链释放的能量驱动ATP的合成，产生绝大部分细胞能量。

氧化磷酸化的工作原理

电子传递链

来自糖酵解和柠檬酸循环的NADH和FADH2将电子捐赠给嵌入线粒体内膜中的蛋白质复合物。这些复合物（复合物I到IV）通过一系列氧化还原反应传递电子，每个反应具有逐渐升高的还原电位。

质子泵送

当电子通过链移动时，释放的能量用于将质子（H+）从线粒体基质泵送到膜间隙。复合物I、III和IV各自为建立这个质子梯度做出贡献。结果是膜间隙中质子浓度高，而基质中浓度低。

质子驱动力

由质子浓度差和膜电位创建的电化学梯度称为质子驱动力。这种力储存势能，就像水坝后面的水一样。

ATP合成

质子通过ATP合酶（复合物V）（一种分子涡轮机）流回基质。当质子通过该酶时，它旋转，驱动ADP磷酸化为ATP。每流过十个质子，大约产生三到四个ATP分子。

氧作为最终电子受体

氧是复合物IV处的最终电子受体。它接受电子并与质子结合形成水。没有氧气，电子传递链会阻塞，氧化磷酸化就会停止。

ATP产量

一分子葡萄糖的完全氧化通过氧化磷酸化产生约30-32个ATP分子，远远超过仅通过糖酵解产生的2个ATP。