A ressíntese do ATP a partir de uma molécula de ADP ocorre por meio da fosforilação oxidativa, que é um processo que ocorre na mitocôndria das células. Durante a respiração celular, a energia é liberada a partir da quebra da glicose e outras moléculas orgânicas, e essa energia é usada para bombear prótons (íons H+) para fora da matriz mitocondrial, criando um gradiente de prótons. Esse gradiente é usado pela ATP sintase para produzir ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico (Pi). O processo de produção de ATP a partir de ADP e Pi é chamado de fosforilação, e a energia necessária para essa reação é fornecida pelo gradiente de prótons.
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