ATP je tvořena enzymem zvaným ATP syntáza. Jak struktura tohoto enzymu, tak jeho základní gen jsou pozoruhodně podobné ve všech známých formách života. Calvinův cyklus je jednou z nejdůležitějších součástí fotosyntézy.
ATP syntáza je poháněn transmembránový elektrochemický gradient potenciálu, obvykle ve formě protonového gradientu. Funkce elektronového transportního řetězce je produkovat tento gradient. Ve všech živých organismech se řada redoxních reakcí používá k produkci transmembránového elektrochemického potenciálního gradientu nebo tzv.
redoxní reakce jsou chemické reakce, při kterých jsou elektrony přenášeny z donorové molekuly na akceptorovou molekulu. Základní hnací silou těchto reakcí je Gibbsova volná energie reaktantů a produktů. Gibbs volná energie je energie k dispozici („zdarma“) dělat práci. Jakákoli reakce, která snižuje celková Gibbsova volná energie systému bude probíhat samovolně (vzhledem k tomu, že systém je izobarický a také adiabatické), i když reakce může probíhat pomalu, pokud je kineticky inhibována.
přenos elektronů z vysokoenergetické molekuly (dárce) na molekulu s nižší energií (akceptor) může být prostorově rozdělen do řady mezilehlých redoxních reakcí. Jedná se o transportní řetězec elektronů.
skutečnost, že reakce je termodynamicky možná, neznamená, že k ní skutečně dojde. Směs plynného vodíku a plynného kyslíku se samovolně nevznítí. Je nutné buď dodat aktivační energii, nebo snížit vnitřní aktivační energii systému, aby většina biochemických reakcí probíhala užitečnou rychlostí. Živé systémy používají složité makromolekulární struktury ke snížení aktivačních energií biochemických reakcí.
je možné, aby pár termodynamicky příznivé reakce (přechod od vysoce energetického stavu na nižší energetický stav) do termodynamicky nevýhodné reakce (jako je oddělení poplatků, nebo vytvoření osmotického gradientu), a to takovým způsobem, že celková volná energie systému se snižuje (což je termodynamicky je to možné), zatímco užitečné práce se provádí ve stejnou dobu. Princip, že biologické makromolekuly katalyzují termodynamicky nepříznivou reakci, a to pouze tehdy, když dojde současně k termodynamicky příznivé reakci, je základem všech známých forem života.
elektronové transportní řetězce (nejvíce známé jako ETC) produkují energii ve formě transmembránového elektrochemického potenciálního gradientu. Tato energie se používá k užitečné práci. Gradient lze použít k transportu molekul přes membrány. Může být použit k mechanické práci, jako je rotující bakteriální bičíky. Může být použit k výrobě ATP a NADPH, vysokoenergetických molekul, které jsou nezbytné pro růst.