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ミトコンドリア内膜や細菌形質膜で電子伝達系の酸化還元反応と共役してATPを産生する反応．好気的生物での主要なATP供給反応である．呼吸鎖電子伝達系(複合体Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ)はNADHやコハク酸などを最終的に分子状酸素によって酸化し，その電子伝達の過程でプロトンの電気化学ポテンシャル差を膜の両側に形成する．そして，このプロトンの電気化学ポテンシャル差を利用してプロトンがATP合成酵素(複合体Ⅴ)のプロトンチャネル部分を通るのと共役して，ATP合成酵素は無機リン酸とADPからATPを合成する．プロトンの通過に伴ってATP合成酵素の膜タンパク質部分は回転し、この回転を利用してATP合成反応は，ATP合成を行っている。
