ATP e mitocôndrias são essenciais para o funcionamento das células humanas. O corpo usa trifosfato de adenosina (ATP) para energia, e as mitocôndrias são as organelas onde a energia é produzida em cada uma dessas células. Especificamente, o ATP é produzido nas dobras da membrana interna da mitocôndria. Quanto mais dobras, ou cristais, a membrana mitochnodrion tem, mais ATP ela pode produzir.
Toda célula eucariótica possui uma ou mais mitocôndrias, dependendo do objetivo da célula e quanta energia a célula geralmente precisa para funcionar. Cada mitocôndria possui uma membrana externa lisa e uma membrana interna altamente dobrada. A membrana interna contém a cadeia de transporte de elétrons usada na respiração celular. A respiração celular é o processo que transforma a energia química armazenada nos alimentos em energia que pode ser usada no corpo, a saber, o ATP.
Nos seres humanos, a cadeia de transporte de elétrons é a etapa final da respiração celular aeróbica. Um elétron excitado é passado por uma cadeia de proteínas incorporadas na membrana interna de uma mitocôndria. Em cada proteína, é liberada alguma energia e essa energia é usada para colocar um grupo fosfato adicional no difosfato de adenosina (ADP) para formar uma molécula de ATP. A cadeia de transporte de elétrons pode produzir até 34 moléculas de ATP por ciclo, dependendo do tipo de célula e das condições ambientais.
A quantidade de ATP e mitocôndrias dentro de uma célula depende de sua função. As células que requerem mais energia, como as células musculares, tendem a ter mais mitocôndrias do que algumas outras células. Além disso, essas mitocôndrias têm mais cristaes. Como as cristas são os locais para as cadeias de transporte de elétrons, células com mais mitocôndrias e mais cristas podem produzir mais ATP. Alterações na acidez ou temperatura do ambiente podem causar o desdobramento das proteínas que compõem a membrana interna das mitocôndrias e a célula pode perder parte de sua capacidade de produzir ATP.
A produção de ATP nas mitocôndrias também depende da presença de oxigênio. O oxigênio é o aceitador final de elétrons na cadeia de transporte de elétrons. Se não houver oxigênio suficiente disponível, a cadeia de transporte de elétrons recuará e não funcionará na produção de ATP. A maioria dos organismos sofre fermentação neste caso para produzir uma quantidade mínima de ATP para continuar as funções regulares do corpo. Períodos prolongados sem oxigênio suficiente podem causar danos permanentes a várias partes do corpo devido à falta de energia.
O ATP libera energia quebrando uma ligação que mantém um dos três grupos fosfato na adenosina. Cada uma dessas ligações contém uma grande quantidade de energia que pode ser usada pelo corpo. Se um grupo fosfato é liberado, o ATP se torna uma molécula de ADP. Mais um grupo fosfato pode ser interrompido para produzir adenosina monofosfato (AMP). O AMP pode adquirir um grupo fosfato para produzir ADP e, se outro grupo fosfato for adicionado usando energia da cadeia de transporte de elétrons nas mitocôndrias, ele se tornará ATP novamente.