Различия между субстратным и окислительным фосфорилированием заключаются в источниках энергии и механизмах синтеза АТФ. 18

Субстратное фосфорилирование происходит путём прямого переноса фосфата на АДФ или ГДФ с высокоэнергетического промежуточного продукта. 35 Источником энергии для фосфорилирования АДФ служит расщепление макроэргической связи другого вещества. 8 Субстратное фосфорилирование служит для быстрой регенерации АТФ независимо от доступности акцепторов электронов для дыхательной цепи переноса, то есть в отсутствии кислорода. 3

Окислительное фосфорилирование сопряжено с переносом электронов от соединений-доноров к соединениям-акцепторам в ходе окислительно-восстановительных реакций. 4 Источником энергии для синтеза АТФ служит перенос электронов в дыхательной цепи. 8 Окислительное фосфорилирование протекает только в присутствии кислорода, то есть в аэробных условиях. 8

Кроме того, субстратное фосфорилирование даёт намного меньше АТФ, чем окислительное (от одной молекулы глюкозы: 2 АТФ при субстратном фосфорилировании вместо 32 АТФ при окислительном). 8