Особо важную роль в биоэнергетике клетки играет адениловый нуклеотид, к которому присоединены два остатка фосфорной кислоты. Такое вещество называют аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В химических связях между остатками фосфорной кислоты молекулы АТФ запасена энергия, которая освобождается при отщеплении органического фосфата: АТФ = АДФ +Ф+Е, где Ф - фермент, Е - освобождающаяся энергия. В этой реакции образуется аденозиндифосфорная кислота (АДФ) - остаток молекулы АТФ и органический фосфат. Энергию АТФ все клетки используют для процессов биосинтеза, движения, производства тепла, нервных импульсов, свечений (например, у люминесцентных бактерий), т.е. для всех процессов жизнедеятельности. АТФ - универсальный биологический аккумулятор энергии. Световая энергия Солнца и энергия, заключенная в потребляемой пище, запасается в молекулах АТФ. Запас АТФ в клетке невелик. Так, в мышце запаса АТФ хватает на 20-30 сокращений. При усиленной, но кратковременной работе мышцы работают исключительно за счет расщепления содержащейся в них АТФ. После окончания работы человек усиленно дышит - в этот период происходит расщепление углеводов и других веществ (происходит накопление энергии) и запас АТФ в клетках восстанавливается.

Митохондрии окружены наружной мембраной Рё, следовательно, уже являются компартментом, будучи отделенными РѕС‚ окружающей цитоплазмы; РєСЂРѕРјРµ того, внутреннее пространство митохондрий также подразделено РЅР° РґРІР° компартмента СЃ помощью внутренней мембраны. Наружная мембрана митохондрий очень похожа РїРѕ составу РЅР° мембраны эндоплазматической сети; внутренняя мембрана митохондрий, образующая складки (кристы), очень богата белками - пожалуй, эта РѕРґРЅР° РёР· самых насыщенных белками мембран РІ клетке; среди РЅРёС… белки «РґС‹С…ательной цепи», отвечающие Р·Р° перенос электронов; белки-переносчики для АДФ, РђРўР¤, кислорода, РЎРћ Сѓ некоторых органических молекул Рё РёРѕРЅРѕРІ. Продукты гликолиза, поступающие РІ митохондрии РёР· цитоплазмы, окисляются РІРѕ внутреннем отсеке митохондрий. Белки, отвечающие Р·Р° перенос электронов, расположены РІ мембране так, что РІ процессе переноса электронов протоны выбрасываются РїРѕ РѕРґРЅСѓ сторону мембраны - РѕРЅРё попадают РІ пространство между наружной Рё внутренней мембраной Рё накапливаются там. Это РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє возникновению электрохимического потенциала (вследствие разницы РІ концентрации Рё зарядах). Эта разница поддерживается благодаря важнейшему свойству внутренней мембраны митохондрии - РѕРЅР° непроницаема для протонов. РўРѕ есть РїСЂРё обычных условиях сами РїРѕ себе протоны пройти СЃРєРІРѕР·СЊ эту мембрану РЅРµ РјРѕРіСѓС‚. РќРѕ РІ ней имеются особые белки, точнее белковые комплексы, состоящие РёР· РјРЅРѕРіРёС… белков Рё формирующие канал для протонов. Протоны РїСЂРѕС…РѕРґСЏС‚ через этот канал РїРѕРґ действием движущей силы электрохимического градиента. Энергия этого процесса используется ферментом, содержащимся РІ тех же самых белковых комплексах Рё способным присоединить фосфатную РіСЂСѓРїРїСѓ Рє аденозиндифосфату (АДФ), что Рё РїСЂРёРІРѕРґРёС‚ Рє синтезу РђРўР¤. Митохондрия, таким образом, исполняет РІ клетке роль «СЌРЅРµСЂРіРµС‚ической станции». Принцип образования РђРўР¤ РІ хлоропластах клеток растений РІ общем тот же - использование протонного градиента Рё преобразование энергии электрохимического градиента РІ энергию химических связей.