1. Creazione di un gradiente protonico: La membrana mitocondriale interna è impermeabile alla maggior parte delle molecole, compresi i protoni (H+). Questa impermeabilità è cruciale per la catena di trasporto di elettroni, una serie di complessi proteici incorporati nella membrana interna. Mentre gli elettroni si muovono attraverso la catena, rilasciano energia che viene utilizzata per pompare i protoni dalla matrice mitocondriale attraverso la membrana interna e nello spazio intermembrana. Questo crea un gradiente protonico, una differenza nella concentrazione di protoni tra i due compartimenti.

2. Sfruttando il gradiente protonico per la sintesi di ATP: Il gradiente protonico creato dalla catena di trasporto di elettroni è una forma di energia potenziale. Questa energia viene quindi utilizzata da ATP sintasi, un altro complesso proteico incorporato nella membrana interna. ATP sintasi consente ai protoni di fluire indietro sulla membrana, in basso il loro gradiente di concentrazione e questa energia viene utilizzata per guidare la sintesi di ATP da ADP e fosfato inorganico. Questo processo è noto come fosforilazione ossidativa.

In sintesi, le membrane mitocondriali svolgono un ruolo vitale nel metabolismo energetico di:

* Creazione di un gradiente protonico: La membrana interna funge da barriera ai protoni, consentendo alla catena di trasporto di elettroni di costruire un gradiente di concentrazione di protoni.

* Sfruttando il gradiente protonico per la sintesi di ATP: Il gradiente protonico guida la sintesi di ATP da parte di ATP sintasi, generando infine la valuta energetica della cellula, ATP.