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La catena di trasporto degli elettroni è un processo cellulare di ossidoriduzione che avviene nei mitocondri tramite trasferimento di elettroni. È un meccanismo fondamentale per la respirazione cellulare e costituisce la prima parte della fosforilazione ossidativa, che termina con la sintesi di ATP.
È costituita da una serie di complessi enzimatici lipoproteici capaci di acquisire atomi di idrogeno da molecole donatrici quali i coenzimi NADH, FADH2 e succinati. La catena di trasporto separa gli elettroni dai protoni. Gli elettroni, attraverso la membrana interna mitocondriale, vengono veicolati tramite vari complessi proteici verso l'accettore finale che è l'ossigeno. I trasportatori hanno potenziali di riduzione crescenti, in modo che gli elettroni, passando a uno stato energetico via via inferiore, liberino energia utilizzata per attivare i canali di trasporto transmembrana.
I protoni vengono liberati all'interno dello spazio intermembrana creando ai due lati della membrana interna, tramite il gradiente di concentrazione di ioni H+, un potenziale elettrochimico, utilizzato nella tappa finale in parte per la sintesi di ATP e in parte come fonte di calore necessario al mantenimento della temperatura corporea.