Die Mitochondrien der eukaryontischen Zellen sind die Orte der Zellatmung und wo die meisten Schritte stattfinden. Die Zellatmung ermöglicht die Freisetzung von Energie, die in chemischen Bindungen von Glukose (aus der Nahrung gewonnen) gespeichert ist, um Adenosintriphosphat zu bilden, das die Energiewährung der Zelle ist.
Die Zellatmung erfolgt in mehreren Schritten. Glukose wird zunächst im Zytoplasma in kleinere Pyruvatmoleküle zerlegt. Verfügt die Zelle nach diesem Schritt über keinen Sauerstoff, wird das Pyruvat in einem anaeroben Prozess fermentiert, um Laktat freizusetzen. In Anwesenheit von Sauerstoff findet in den Mitochondrien eine aerobe Atmung statt.
Das Pyruvat wird in die Mitochondrien transportiert, wo es zunächst in den Tricarbonsäurezyklus, der auch als Krebs-Zyklus bekannt ist, eintritt. Pyruvat wird zu Acetyl-CoA oxidiert, das dann in den TCA-Zyklus eintritt, was zur Produktion von einem ATP-Molekül und drei NADH- oder reduzierten Nicotinamid-Dinukleotid-Molekülen führt. Der TCA-Zyklus ist keine Hauptquelle für die ATP-Produktion.
Das produzierte NADH wird dann durch den Elektronentransport entlang der gewundenen Membranen der Mitochondrien zirkuliert. Die Oxidation von NADH zu NAD+ ermöglicht die ATP-Produktion. Der größte Teil des während der Zellatmung produzierten ATP wird während der Elektronentransportphase produziert.
Mitochondrien sind in allen lebenden eukaryotischen Zellen vorhanden. Einige Zellen, wie Fettzellen und Muskelzellen, haben möglicherweise mehr Mitochondrien, weil sie entweder Energie speichern oder schnell reagieren müssen, um sich zu bewegen und zu arbeiten.
