电子传递链各组分在线粒体内膜中不对称分布，当高能电子沿其传递时，所释放的能量将氢离子从基质泵到膜间隙，形成氢离子电化学梯度。在这个梯度驱使下,氢离子穿过ATP合成酶回到基质,同时合成ATP，电化学梯度中所蕴藏的能量储存到ATP的高能磷酸键，电子及质子通过呼吸链上电子载体和氢载体的交替传递,在线粒体内膜上形成3次回路，导致3对氢离子抽提至膜间隙，生成3个ATP分子。