ATP ja mitokondriot ovat molemmat välttämättömiä ihmissolujen toiminnalle. Keho käyttää adenosiinitrifosfaattia (ATP) energiana, ja mitokondriot ovat organelleja, joissa energiaa tuotetaan kussakin näistä soluista. Tarkemmin sanottuna ATP:tä valmistetaan mitokondrion sisäkalvon laskoksissa. Mitä enemmän laskoksia eli cristae mitoknodrionikalvossa on, sitä enemmän se voi tuottaa ATP:tä.
Jokaisessa eukaryoottisolussa on yksi tai useampi mitokondrio riippuen solun tarkoituksesta ja siitä, kuinka paljon energiaa solu yleensä tarvitsee toimiakseen. Jokaisella mitokondriolla on sileä ulkokalvo ja voimakkaasti laskostunut sisäkalvo. Sisäkalvo pitää sisällään soluhengitykseen käytettävän elektroninkuljetusketjun. Soluhengitys on prosessi, joka muuttaa ruokaan varastoitunutta kemiallista energiaa kehossa käytettäväksi energiaksi, nimittäin ATP:ksi.
Ihmisillä elektronien kuljetusketju on viimeinen vaihe aerobisessa soluhengituksessa. Kiihtynyt elektroni välittyy mitokondrion sisäkalvoon upotetun proteiiniketjun kautta. Jokaisessa proteiinissa vapautuu jonkin verran energiaa, ja tätä energiaa käytetään lisäfosfaattiryhmän lisäämiseen adenosiinidifosfaatin (ADP) päälle yhden ATP-molekyylin valmistamiseksi. Elektroninkuljetusketju voi tuottaa jopa 34 ATP-molekyyliä sykliä kohden riippuen solutyypistä ja ympäristöolosuhteista.
ATP:n ja mitokondrioiden määrä solussa riippuu sen toiminnasta. Soluissa, jotka vaativat enemmän energiaa, kuten lihassoluissa, on yleensä enemmän mitokondrioita kuin joissakin muissa soluissa. Lisäksi näissä mitokondrioissa on enemmän cristae. Koska kristallit ovat elektroninkuljetusketjujen paikkoja, solut, joissa on enemmän mitokondrioita ja enemmän cristae, voivat tuottaa enemmän ATP:tä. Muutokset ympäristön happamuudessa tai lämpötilassa voivat saada mitokondrioiden sisäkalvon muodostavat proteiinit avautumaan ja solu voi menettää osan kyvystään tuottaa ATP:tä.
ATP:n tuotanto mitokondrioissa riippuu myös hapen läsnäolosta. Happi on viimeinen elektronien vastaanottaja elektronien kuljetusketjussa. Jos happea ei ole riittävästi saatavilla, elektronien kuljetusketju palautuu eikä toimi ATP:n tuotannossa. Useimmat organismit käyvät tässä tapauksessa läpi, jotta saadaan pieni määrä ATP:tä jatkaakseen normaalia kehon toimintaa. Pitkät ajanjaksot ilman riittävästi happea voivat aiheuttaa pysyviä vaurioita eri kehon osiin energian puutteen vuoksi.
ATP vapauttaa energiaa katkaisemalla sidoksen, joka pitää yhden kolmesta fosfaattiryhmästä adenosiiniin. Kukin näistä sidoksista sisältää suuren määrän energiaa, jota keho voi käyttää. Jos fosfaattiryhmä vapautuu, ATP:stä tulee ADP-molekyyli. Vielä yksi fosfaattiryhmä voidaan katkaista adenosiinimonofosfaatin (AMP) valmistamiseksi. AMP voi hankkia fosfaattiryhmän ADP:tä varten, ja jos toinen fosfaattiryhmä lisätään käyttämällä energiaa mitokondrioiden elektroninkuljetusketjusta, siitä tulee jälleen ATP.