氧化磷酸化的偶联机制，说明了电子传递释出的能量用于形成一种跨线粒体内膜的质子梯度，这种梯度驱动ATP的合成。这一过程概括如下：1、NADH的氧化，其电子沿呼吸链的传递，造成氢离子被3个氢离子泵，即NADH脱氢酶、细胞色素bc1复合体和细胞色素氧化酶从线粒体基质跨过内膜泵入膜间隙。2、氢离子泵出，在膜间隙产生一高的氢离子浓度，这不仅使膜外侧的pH较内侧低，而且使原有的外正内负的跨膜电位增高，由此形成的电化学质子梯度成为质子动力，是氢离子的化学梯度和膜电势的总和。