La cadena de transporte de electrones es una serie de proteínas incrustadas en las mitocondrias celulares que transfieren energía de sustratos orgánicos mediante reacciones de oxidación-reducción. Estas reacciones de oxidación-reducción transportan iones de hidrógeno (protones) y electrones por la cadena, junto con la energía que contienen. La respiración aeróbica y la producción de energía tienen lugar en las mitocondrias de las células, y la cadena de transporte es el paso final en ese proceso. Aquí es donde se generan las moléculas más ricas en energía. La energía movida por la cadena se almacena en moléculas de trifosfato de adenosina, o ATP, que es la fuente celular de energía del cuerpo humano.
Gran parte del ATP creado por la cadena de transporte de electrones está hecho por un gradiente quimiosmótico, un área en la que altas concentraciones de iones de hidrógeno dan lugar a concentraciones más bajas. La cadena ayuda a la producción de este gradiente, aunque otros procesos celulares contribuyen y lo mantienen. Una enzima llamada ATP sintasa está incrustada en las membranas mitocondriales, y el bombeo de iones de hidrógeno a través de la enzima la estimula a formar ATP. Esto se puede encontrar en varios puntos a lo largo de la cadena de transporte de electrones, no solo al final, lo que aumenta aún más su eficiencia.
Las reacciones de oxidación-reducción en la cadena de transporte de electrones ocurren una tras otra. Una oxidación siempre es seguida por una reducción, que luego es seguida por otra oxidación. Los electrones se eliminan de una molécula en una reacción de oxidación y se agregan a una molécula en una reacción de reducción. Dicho de otra manera, la carga de una molécula aumenta en una reacción de oxidación y disminuye en una reacción de reducción. La molécula final en la cadena es una molécula de oxígeno, que actúa como un aceptor de electrones y elimina los electrones y protones al unirse con ellos en moléculas de agua.
La membrana interna de las mitocondrias proporciona una superficie bidimensional para que funcione la cadena de transporte de electrones, y los componentes proteicos de la cadena no están fijados en su lugar. Todos los componentes pueden moverse dentro de la membrana, y hay muchas copias de cada componente en un área determinada. Dado que se mueven en un espacio bidimensional, existe una mayor probabilidad de que cualquier componente de la cadena interactúe con éxito con la próxima molécula de la cadena. Las moléculas del componente de la cadena están incrustadas en toda la membrana mitocondrial; no hay flujo direccional explícito de energía. Esta orientación dinámica y flexible permite la máxima eficiencia, utilizando la mayor superficie posible de la membrana.