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Na última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) os elétrons removidos da glicose são transportados ao longo de uma cadeia transportadora,criando um gradiente protónico que permite a fosforilação do ADP. O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio, forma água. Nesta fase da respiração aeróbia a célula ganha 26 moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 32 ATP durante a respiração celular em que intervém o oxigênio.