A cadeia de transporte de elétrons é uma série de proteínas incorporadas nas mitocôndrias celulares que transferem energia de substratos orgânicos por reações de redução da oxidação. Essas reações de redução da oxidação lançam íons hidrogênio (prótons) e elétrons pela cadeia, junto com a energia que eles retêm. A respiração aeróbica e a produção de energia ocorrem nas mitocôndrias das células, e a cadeia de transporte é a etapa final desse processo. É aqui que as moléculas mais ricas em energia são geradas. A energia movida pela cadeia é armazenada em moléculas de trifosfato de adenosina, ou ATP, que é a fonte de energia celular do corpo humano.
Grande parte do ATP criado pela cadeia de transporte de elétrons é produzido por um gradiente quimiosmótico, uma área na qual altas concentrações de íons hidrogênio dão lugar a concentrações mais baixas. A cadeia ajuda na produção desse gradiente, embora outros processos celulares contribuam e mantenham esse gradiente. Uma enzima chamada ATP sintase é incorporada nas membranas mitocondriais, e o bombeamento de íons hidrogênio através da enzima estimula-a a criar ATP. Isso pode ser encontrado em pontos variados ao longo da cadeia de transporte de elétrons, e não apenas no final, aumentando ainda mais sua eficiência.
As reações de redução da oxidação na cadeia de transporte de elétrons ocorrem uma após a outra. Uma oxidação é sempre seguida por uma redução, que é seguida por outra oxidação. Os elétrons são retirados de uma molécula em uma reação de oxidação e adicionados a uma molécula em uma reação de redução. Em outras palavras, a carga de uma molécula é aumentada em uma reação de oxidação e diminuída em uma reação de redução. A molécula final na cadeia é uma molécula de oxigênio, que age como um aceitador de elétrons e elimina elétrons e prótons, ligando-os a moléculas de água.
A membrana interna das mitocôndrias fornece uma superfície bidimensional para a cadeia de transporte de elétrons funcionar, e os componentes proteicos da cadeia não são fixos no lugar. Todos os componentes podem se mover dentro da membrana, e há muitas cópias de cada componente em qualquer área. Como eles se movimentam no espaço bidimensional, há uma chance maior de que qualquer componente da cadeia interaja com sucesso com a próxima molécula da cadeia. As moléculas do componente da cadeia estão todas embutidas na membrana mitocondrial; não há fluxo direcional explícito de energia. Essa orientação dinâmica e flexível permite a máxima eficiência, utilizando o máximo possível da superfície da membrana.