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O dinitrofenol, assim como as proteínas de desacoplamento, é um desacoplador da fosforilacao oxidativa. Como um fator limitante da respiração celular, em condições normais, é a quantidade limitada de ADP, mas, estando desacoplada a fosforilacao oxidativa da cadeia de transporte de elétrons, a quantidade de ADP já não é mais limitante, assim essa respiração celular (desacoplada) tende a ser aumentada.

O dinitrofenol consegue parar a produção de ATP sem rompimento da membrana da mitocôndria. Eles liberam um proton dentro da matrix mitocondrial, dissipando assim o gradiente de prótons. Como esses desacoplamentos não podem ser controlados. A mitocôndria começa a usar NADH e FADH2 e não produzir ATP o que pode levar a morte do paciente.

O etanol e o ácido salicílico são também agentes de desaclopamento e podem acabar com o ATP no corpo e aumentar a temperatura corporal se tomados em excesso.

As proteínas de desaclopamento desempenham um papel fisiológico normal, tal como na hibernação, em animais ou recém-nascidos que não tremem, porque a energia é usada para gerar calor em vez de produzir ATP.