Zarówno ATP, jak i mitochondria są niezbędne do funkcjonowania komórek ludzkich. Organizm wykorzystuje trójfosforan adenozyny (ATP) jako energię, a mitochondria to organelle, w których w każdej z tych komórek wytwarzana jest energia. W szczególności ATP powstaje w fałdach błony wewnętrznej mitochondrium. Im więcej fałd lub cristae ma błona mitochnodrionu, tym więcej ATP może wytworzyć.
Każda komórka eukariotyczna ma jedno lub więcej mitochondriów, w zależności od celu komórki i ilości energii, której komórka ogólnie potrzebuje do funkcjonowania. Każde mitochondrium ma gładką błonę zewnętrzną i mocno pofałdowaną błonę wewnętrzną. Wewnętrzna błona zawiera łańcuch transportu elektronów używany w oddychaniu komórkowym. Oddychanie komórkowe to proces, który zmienia energię chemiczną zmagazynowaną w pożywieniu w energię, która może być wykorzystana w organizmie, a mianowicie ATP.
U ludzi łańcuch transportu elektronów jest ostatnim etapem tlenowego oddychania komórkowego. Wzbudzony elektron jest przekazywany przez łańcuch białek osadzonych w wewnętrznej błonie mitochondrium. Przy każdym białku uwalniana jest pewna ilość energii, która jest wykorzystywana do umieszczenia dodatkowej grupy fosforanowej na difosforanie adenozyny (ADP) w celu wytworzenia jednej cząsteczki ATP. Łańcuch transportu elektronów może wytworzyć do 34 cząsteczek ATP na cykl, w zależności od typu komórki i warunków środowiskowych.
Ilość ATP i mitochondriów w komórce zależy od jej funkcji. Komórki, które wymagają więcej energii, takie jak komórki mięśniowe, mają zwykle więcej mitochondriów niż niektóre inne komórki. Ponadto te mitochondria mają więcej cristae. Ponieważ cristae są lokalizacjami łańcuchów transportu elektronów, komórki z większą liczbą mitochondriów i większą liczbą cristae mogą wytwarzać więcej ATP. Zmiany w kwasowości lub temperaturze środowiska mogą powodować rozwój białek tworzących błonę wewnętrzną mitochondriów, a komórka może stracić część swojej zdolności do wytwarzania ATP.
Produkcja ATP w mitochondriach zależy również od obecności tlenu. Tlen jest ostatnim akceptorem elektronów w łańcuchu transportu elektronów. Jeśli nie ma wystarczającej ilości tlenu, łańcuch transportu elektronów cofa się i nie będzie działał w produkcji ATP. Większość organizmów przechodzi w tym przypadku fermentację, aby wytworzyć minimalną ilość ATP, aby kontynuować normalne funkcje organizmu. Dłuższe okresy bez wystarczającej ilości tlenu mogą spowodować trwałe uszkodzenie różnych części ciała z powodu braku energii.
ATP uwalnia energię, rozrywając wiązanie, które utrzymuje jedną z trzech grup fosforanowych z adenozyną. Każda z tych wiązań zawiera dużą ilość energii, którą organizm może wykorzystać. Jeśli grupa fosforanowa zostanie uwolniona, ATP staje się cząsteczką ADP. Jeszcze jedna grupa fosforanowa może zostać oderwana, aby wytworzyć monofosforan adenozyny (AMP). AMP może pozyskać grupę fosforanową, aby wytworzyć ADP, a jeśli inna grupa fosforanowa zostanie dodana przy użyciu energii z łańcucha transportu elektronów w mitochondriach, ponownie stanie się ATP.