Systeem van membraangebonden eiwitten en cofactoren die een elektrochemische gradiënt genereren door via oxidatie-reductiereacties over de membraan elektrische lading van een donor naar een acceptor over te dragen
Het bekendst is de elektronentransportketen van de aerobe ademhaling (respiratie) die bij bacteriën plaatsvindt over de celmembraan en bij eukaryoten in de mitochondria. Reductie-equivalenten aangeleverd door de citroenzuurcyclus in de vorm van NADH en FADH$$$_2$$$ worden via een aantal eiwitcomplexen doorgegeven aan cytochroom c-oxidase terwijl elektronen uiteindelijk overgedragen worden op moleculair zuurstof (O$$$_2$$$) dat daarbij gesplitst wordt, d.w.z. gereduceerd tot water.
Het transport zorgt voor een scherpe protonengradiënt over de membraan (hoge protonenconcentratie aan de buitenkant). Deze gradiënt wordt door een F-type ATPase in de membraan (ATP-synthase) gebruikt om ATP te genereren, waarbij de protonen terugstromen; dit heet oxidatieve fosforylering. Het terugstromen kan ook via het ontkoppelingseiwit UCP1; dan wordt alleen warmte geproduceerd.
Anaerobe prokaryoten kunnen elektronen overdragen op andere elektronenacceptoren dan zuurstof, bijvoorbeeld kooldioxide (methanogenese), sulfaat (sulfaatreductie), nitraat (denitrificatie) of driewaardig ijzer (ijzerreductie).
De respiratoire elektronentransportketen bestaat uit vier grote eiwitcomplexen, elk opgebouwd uit een aantal subeenheden die door verschillende genen gecodeerd worden. Bij eukaryoten liggen deze genen grotendeels in het nucleaire genoom, afhankelijk van de soort, maar subeenheden 1 (COI) en 3 van cytochroom c-oxidase liggen bij alle eukaryoten in het mitochondriale genoom. De DNA-sequentie van COI wordt vaak gebruikt als fylogenetische merker (DNA-barcode).
Remming van het terminale enzym cytochroom c-oxidase door gifstoffen zoals cyanide legt de hele ademhalingsketen stil en veroorzaakt daarom een hoge acute toxiciteit.
Elektronentransportketens zijn ook essentieel bij de fotosynthese. Daarbij wordt lichtenergie gebruikt om elektronen te onttrekken aan water, onder vorming van zuurstof. De elektronen worden vervolgens nogmaals aangeslagen en door een tweede elektronentransportketen gevoerd. De ontstane protonengradiënt wordt gebruikt voor het genereren van ATP, dat de fixatie van kooldioxide aandrijft.
