Как указывалось, окислительное фосфорилирование – это процесс, при котором энергия, выделяющаяся при постепенном окислении субстратов, запасается в форме макроэргических соединений (главным образом - АТФ). В настоящее время имеется несколько гипотез о механизме поддержания процесса образования АТФ в митохондриях за счет окислительно-восстановительных реакций. Одна из них, химико-осмотическая, предложена Нобелевским лауреатом П. Митчелом. Согласно этой гипотезе, движущей силой процесса фосфорилирования АДФ до АТФ является перманентный протонный градиент (Н+) по обе стороны мембраны митохондрии, поддерживаемый движением электронов и ионов водорода по цепи дыхательных ферментов. “Откачка” протонов из митохондрий за пределы мембраны обеспечивает течение реакции фосфорилирования, иными словами энергетически обеспечивает сдвиг вправо следующего равновесного процесса (см.рис.)
АДФ + Н3РО4 « АТФ + Н+ + ОН-
По существующим представлениям “разобщители”, будучи липофильными соединениями накапливаются в митохондриальной мембране и за счет относительно легко диссоциирующей группы -ОН облегчают трансмембранный перенос протонов в соответствии с градиентом их концентрации. Вследствие такого повреждения мембраны и увеличения ее проницаемости для протонов, Н+ устремляются во внутренние среды митохондрий, градиент протонов исчезает, синтез макроэргов прекращается. При этом вся энергия запасенная в субстратах, при их биологическом окислении рассеивается в форме тепла.