ATP dan mitokondria keduanya penting untuk fungsi sel manusia. Tubuh menggunakan adenosin trifosfat (ATP) untuk energi, dan mitokondria adalah organel tempat energi diproduksi di masing-masing sel ini. Secara khusus, ATP dibuat di lipatan membran bagian dalam mitokondria. Semakin banyak lipatan, atau krista, yang dimiliki membran mitochnodrion, semakin banyak ATP yang dapat dihasilkannya.
Setiap sel eukariotik memiliki satu atau lebih mitokondria tergantung pada tujuan sel dan berapa banyak energi yang dibutuhkan sel untuk berfungsi. Setiap mitokondria memiliki membran luar yang halus dan membran dalam yang sangat terlipat. Membran bagian dalam memegang rantai transpor elektron yang digunakan dalam respirasi seluler. Respirasi sel adalah proses yang mengubah energi kimia yang tersimpan dalam makanan menjadi energi yang dapat digunakan dalam tubuh, yaitu ATP.
Pada manusia, rantai transpor elektron adalah langkah terakhir dalam respirasi seluler aerobik. Elektron tereksitasi diturunkan ke rantai protein yang tertanam di membran dalam mitokondria. Pada setiap protein, beberapa energi dilepaskan dan energi tersebut digunakan untuk menempatkan gugus fosfat tambahan pada adenosin difosfat (ADP) untuk membuat satu molekul ATP. Rantai transpor elektron dapat menghasilkan hingga 34 molekul ATP per siklus tergantung pada jenis sel dan kondisi lingkungan.
Jumlah ATP dan mitokondria dalam sel tergantung pada fungsinya. Sel yang membutuhkan lebih banyak energi, seperti sel otot, cenderung memiliki lebih banyak mitokondria daripada beberapa sel lainnya. Juga, mitokondria ini memiliki lebih banyak krista. Karena krista adalah lokasi untuk rantai transpor elektron, sel dengan lebih banyak mitokondria dan lebih banyak krista dapat menghasilkan lebih banyak ATP. Perubahan keasaman atau suhu lingkungan dapat menyebabkan protein yang membentuk membran dalam mitokondria terbuka dan sel mungkin kehilangan sebagian kemampuannya untuk menghasilkan ATP.
Produksi ATP di mitokondria juga tergantung pada keberadaan oksigen. Oksigen adalah akseptor elektron terakhir dalam rantai transpor elektron. Jika tidak ada cukup oksigen yang tersedia, rantai transpor elektron mundur dan tidak akan berfungsi dalam produksi ATP. Sebagian besar organisme menjalani fermentasi dalam hal ini untuk membuat jumlah minimal ATP untuk melanjutkan fungsi tubuh yang teratur. Menstruasi yang berkepanjangan tanpa oksigen yang cukup dapat menyebabkan kerusakan permanen pada berbagai bagian tubuh karena kekurangan energi.
ATP melepaskan energi dengan memutus ikatan yang menahan salah satu dari tiga gugus fosfat ke adenosin. Masing-masing ikatan tersebut menyimpan sejumlah besar energi yang dapat digunakan oleh tubuh. Jika gugus fosfat dilepaskan, ATP menjadi molekul ADP. Satu lagi gugus fosfat dapat dipecah untuk membuat adenosin monofosfat (AMP). AMP dapat memperoleh gugus fosfat untuk membuat ADP, dan jika gugus fosfat lain ditambahkan menggunakan energi dari rantai transpor elektron di mitokondria, ia menjadi ATP sekali lagi.