Atmungskettenphosphorylierung, oxidative Phosphorylierung, die Bildung von ATP aus ADP und anorganischem Phosphat in enger Kopplung mit dem Elektronenfluß durch die Atmungskette. Nach der chemiosmotischen Theorie von P. Mitchell ist der Elektronentransfer durch die Atmungskette von einem Protonenfluß durch die innere Mitochondrienmembran nach außen begleitet. Durch die protonenmotorische Kraft (PMK), resultierend aus der elektrochemischen Energie des Protonengradienten, wird durch die F₀F₁-ATPase die Synthese von ATP angetrieben. Die A. liefert den größten Anteil von ATP in aeroben Zellen. Die bei der A. freiwerdende Energie wird unter Standardbedingungen zu etwa 40 % in Form von ATP gesichert. Die verbleibenden ca. 60 % werden als Wärme freigesetzt. Die Ausbeute an ATP wird durch den P/O-Quotienten definiert, der anzeigt, wieviel Mol ATP pro Mol Sauerstoff gebildet werden. Während die Oxidation von einem Mol NADH + H⁺ 3 Mol ATP (P/O = 3) liefert, werden durch 1 Mol FADH₂ nur 2 Mol ATP (P/O = 2) synthetisiert, da im letzteren Falle durch den Eintritt der Elektronen auf der Ubichinonstufe die Phosphorylierungsregion I umgangen wird. Durch Entkoppler (P/O = 0) werden A. und Elektronenfluß durch die Atmungkette getrennt, so daß die gesamte Energie in Wärme umgewandelt wird. Im braunen Fettgewebe von Säugetieren befindet sich mit dem Thermogenin (Entkopplungsprotein) ein endogener Entkoppler, der bei Neugeborenen und winterschlafenden Tieren die Aufrechterhaltung der notwendigen Körpertemperatur durch Nutzung metabolischer Energie reguliert.