ATP é feita por uma enzima chamada ATP sintase. Tanto a estrutura desta enzima como o seu gene subjacente são notavelmente semelhantes em todas as formas de vida conhecidas. O ciclo de Calvin é uma das partes mais importantes da fotossíntese. a ATP sintase é alimentada por um gradiente de potencial electroquímico transmembranar, geralmente sob a forma de um gradiente de protões. A função da cadeia de transporte de elétrons é produzir este gradiente. Em todos os organismos vivos, uma série de reações redox é usada para produzir um gradiente potencial eletroquímico transmembranar, ou uma força motriz de prótons (pmf).as reacções Redox são reacções químicas nas quais os electrões são transferidos de uma molécula doadora para uma molécula aceitadora. A força subjacente a essas reações é a energia livre de Gibbs dos reagentes e produtos. A energia livre de Gibbs é a energia disponível (“livre”) para fazer o trabalho. Qualquer reação que diminua a energia livre global de Gibbs de um sistema irá proceder espontaneamente (dado que o sistema é isobárico e também adiabático), embora a reação pode prosseguir lentamente se for inibida cineticamente.
a transferência de elétrons de uma molécula de alta energia (o DOADOR) para uma molécula de baixa energia (o aceitador) pode ser espacialmente separada em uma série de reações redox intermediárias. Isto é uma cadeia de transporte de electrões.
O fato de uma reação ser termodinamicamente possível não significa que ela irá realmente ocorrer. Uma mistura de gás hidrogênio e gás oxigênio não se inflamam espontaneamente. É necessário fornecer uma energia de ativação ou diminuir a energia de ativação intrínseca do sistema, a fim de fazer com que a maioria das reações bioquímicas prossigam a uma velocidade útil. Sistemas vivos usam estruturas macromoleculares complexas para baixar as energias de ativação de reações bioquímicas.
é possível acoplar um termodinamicamente favorável de reação (uma transição de um estado de energia para um de menor energia do estado) para um termodinamicamente desfavorável reação (como uma separação de cargas, ou a criação de um gradiente osmótico), de tal forma que o total de energia livre do sistema diminui (tornando-se termodinamicamente possível), enquanto trabalho útil, é feito ao mesmo tempo. O princípio de que as macromoléculas biológicas catalisam uma reação termodinamicamente desfavorável se e somente se uma reação termodinamicamente favorável ocorre simultaneamente, está subjacente a todas as formas de vida conhecidas.as cadeias de transporte de electrões (mais conhecidas como ETC) produzem energia sob a forma de um gradiente de potencial electroquímico transmembranar. Esta energia é usada para fazer um trabalho útil. O gradiente pode ser usado para transportar moléculas através de membranas. Pode ser usado para fazer o trabalho mecânico, como a flagela bacteriana rotativa. Pode ser usado para produzir moléculas ATP e NADPH de alta energia que são necessárias para o crescimento.