ATP și mitocondriile sunt ambele esențiale pentru funcționarea celulelor umane. Organismul folosește adenozin trifosfat (ATP) pentru energie, iar mitocondriile sunt organelele în care se produce energia în fiecare dintre aceste celule. Mai exact, ATP este produs în pliurile membranei interioare a mitocondriei. Cu cât membrana mitohnodrionului are mai multe pliuri, sau crestae, cu atât poate produce mai mult ATP.
Fiecare celulă eucariotă are una sau mai multe mitocondrii, în funcție de scopul celulei și de câtă energie are nevoie celula în general pentru a funcționa. Fiecare mitocondrie are o membrană exterioară netedă și o membrană interioară foarte pliată. Membrana interioară deține lanțul de transport de electroni utilizat în respirația celulară. Respirația celulară este procesul care schimbă energia chimică stocată în alimente în energie care poate fi folosită în organism, și anume ATP.
La om, lanțul de transport de electroni este etapa finală în respirația celulară aerobă. Un electron excitat este transmis printr-un lanț de proteine încorporate în membrana interioară a mitocondriei. La fiecare proteină, o parte de energie este eliberată și acea energie este utilizată pentru a pune o grupare fosfat suplimentară pe adenozin difosfat (ADP) pentru a face o moleculă de ATP. Lanțul de transport de electroni poate produce până la 34 de molecule de ATP pe ciclu, în funcție de tipul de celulă și de condițiile de mediu.
Cantitatea de ATP și mitocondrii dintr-o celulă depinde de funcția acesteia. Celulele care necesită mai multă energie, cum ar fi celulele musculare, tind să aibă mai multe mitocondrii decât alte celule. De asemenea, aceste mitocondrii au mai multe criste. Deoarece cristae sunt locațiile pentru lanțurile de transport de electroni, celulele cu mai multe mitocondrii și mai multe criste pot produce mai mult ATP. Schimbările de aciditate sau de temperatură a mediului pot determina desfacerea proteinelor care alcătuiesc membrana interioară a mitocondriilor, iar celula își poate pierde o parte din capacitatea de a produce ATP.
Producția de ATP în mitocondrii depinde și de prezența oxigenului. Oxigenul este acceptorul final de electroni în lanțul de transport de electroni. Dacă nu este suficient oxigen disponibil, lanțul de transport de electroni se întoarce și nu va funcționa în producția de ATP. Majoritatea organismelor sunt supuse fermentației în acest caz pentru a produce o cantitate minimă de ATP pentru a continua funcțiile normale ale corpului. Perioadele prelungite fără suficient oxigen pot provoca daune permanente diferitelor părți ale corpului din cauza lipsei de energie.
ATP eliberează energie prin ruperea unei legături care ține una dintre cele trei grupe fosfat de adenozină. Fiecare dintre aceste legături deține o cantitate mare de energie care poate fi folosită de organism. Dacă o grupare fosfat este eliberată, ATP devine o moleculă ADP. Încă o grupă fosfat poate fi ruptă pentru a produce adenozin monofosfat (AMP). AMP poate dobândi o grupare fosfat pentru a face ADP, iar dacă se adaugă o altă grupare fosfat folosind energia din lanțul de transport de electroni din mitocondrii, acesta devine din nou ATP.