電子伝達系（ETC）は、好気性生物で細胞の燃料の大部分を生成する生化学的プロセスです。 これには、細胞反応の主な触媒であるATPの生成を可能にするプロトン原動力（PMF）の蓄積が含まれます。 ETCは、電子が反応物からミトコンドリアタンパク質に移動する一連の酸化還元反応です。 これにより、タンパク質は電気化学的勾配を横切ってプロトンを移動させ、PMFを形成することができます。
クエン酸回路はETCに供給されます
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ETCの主な生化学的反応物は、コハク酸電子供与体とニコチンアミドアデニンジヌクレオチド水和物（NADH）です。 これらは、クエン酸回路（CAC）と呼ばれるプロセスによって生成されます。 脂肪と糖はピルビン酸などのより単純な分子に分解され、CACに供給されます。 CACはこれらの分子からエネルギーを取り除き、ETCに必要な電子密度の高い分子を生成します。 CACは6つのNADH分子を生成し、他の生化学的反応物であるコハク酸を形成するときにETCと重なります。
NADHとFADH2
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD +）と呼ばれる電子不足の前駆体分子とプロトンの融合により、NADHが形成されます。 NADHは、ミトコンドリアの最も内側の部分であるミトコンドリアマトリックス内で生成されます。 ETCのさまざまな輸送タンパク質は、マトリックスを取り囲むミトコンドリア内膜にあります。 NADHは、複合体Iとしても知られるNADHデヒドロゲナーゼと呼ばれるETCタンパク質のクラスに電子を提供します。 これにより、NADHがNAD +とプロトンに分解され、プロセス中に4つのプロトンがマトリックスから輸送され、PMFが増加します。 フラビンアデニンジヌクレオチド（FADH2）と呼ばれる別の分子は、電子供与体と同様の役割を果たします。
コハク酸とQH2
コハク酸分子は、CACの中間ステップの1つによって生成され、その後フマル酸に分解されて、ジヒドロキノン（QH2）電子供与体の形成を助けます。 CACのこの部分はETCと重複しています。QH2は複合体IIIと呼ばれる輸送タンパク質に電力を供給し、ミトコンドリアマトリックスから追加のプロトンを排出してPMFを増加させます。 複合体IIIは、複合体IVと呼ばれる追加の複合体を活性化し、さらに多くのプロトンを放出します。 したがって、コハク酸のフマル酸への分解は、2つの相互作用するタンパク質複合体を介してミトコンドリアから多数のプロトンを排出する結果となる。
酸素
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細胞は、一連のゆっくりとした制御された燃焼反応を通じてエネルギーを利用します。 ピルビン酸やコハク酸などの分子は、酸素の存在下で燃焼すると有用なエネルギーを放出します。 ETC内の電子は、最終的に酸素に渡され、酸素は水（H2O）に還元され、その過程で4つのプロトンを吸収します。 このように、酸素は末端電子受容体（ETC電子を取得する最後の分子）と必須反応物の両方として機能します。 ETCは酸素がないと発生しないため、酸素が不足している細胞は非常に非効率的な嫌気性呼吸に頼ります。
ADPとPi
ETCの最終的な目標は、生化学反応を触媒する高エネルギー分子のアデノシン三リン酸（ATP）を生成することです。 ATPの前駆体であるアデノシン二リン酸（ADP）と無機リン酸（Pi）は、ミトコンドリアマトリックスに容易に取り込まれます。 ADPとPiを結合するには、高エネルギーの反応が必要です。PMFが機能する場所です。 プロトンをマトリックスに戻すことにより、作動エネルギーが生成され、その前駆体からATPが形成されます。 各ATP分子を形成するには、3.5個の水素がマトリックスに入る必要があると推定されています。