В учебном пособии обобщены современные биофизические представления о механизмах преобразования энергии в живых системах. Детально рассмотрены структура и функционирование основных макромолекулярных преобразователей энергии в митохондриях и хлоропластах. Особое внимание уделено явлению, играющему исключительную роль в биоэнергетике и молекулярной биоэлектронике, — межмолекулярному и внутримолекулярному переносу электронов. Детально рассмотрены базовые физические модели и подходы, характеризующие процессы преобразования энергии в живых системах. Освещены механизмы термогенеза и трансдукции сигнала в клетках, протекающие с участием молекулярного кислорода и его метаболитов. Предназначено для студентов и аспирантов физических, биологических, нанобиотехнологических и химических специальностей университетов, а также для специалистов в области биофизики, биохимии, биоэнергетики и нанобиотехнологий.