A fosforilação oxidativa é um processo que ocorre na membrana interna da mitocôndria e é responsável pela produção de ATP. Durante a respiração celular, a energia é liberada na forma de elétrons que são transportados por uma série de proteínas na membrana mitocondrial interna. Essa série de proteínas é chamada de cadeia de transporte de elétrons. À medida que os elétrons passam pela cadeia de transporte de elétrons, eles liberam energia que é usada para bombear prótons (H+) da matriz mitocondrial para o espaço intermembranar. Isso cria um gradiente de prótons através da membrana mitocondrial interna. A energia potencial armazenada nesse gradiente é usada pela ATP sintase para produzir ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico. A ATP sintase é uma enzima que funciona como uma turbina, girando à medida que os prótons fluem de volta para a matriz mitocondrial. A energia liberada pela rotação da ATP sintase é usada para unir o ADP e o fosfato inorgânico, formando ATP.
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