线粒体中的ATP合成
为了了解过程中能量释放的机理呼吸作为ATP保守，有必要了解线粒体．这些是动物体内的细胞器植物氧化的细胞磷酸化发生。动物组织中有很多线粒体，例如心脏和心脏骨骼肌其中，需要大量的能量进行机械功，而在胰腺中，有生物合成的过程，在肾脏中，有合成的过程排泄开始了。线粒体有一个外层膜它允许大多数小分子通过离子，以及高度折叠的内膜(冠)，这甚至不允许通过的小离子从而在细胞内保持一个封闭的空间。呼吸链的电子转移分子和负责ATP合成的酶位于这个内层膜内和上面，而内部的空间(基质)包含TCA循环的酶(反应[34]到[46])。因此，主要负责还原等价物释放和随后氧化的酶系统密切相关，因此在分解代谢过程中形成还原辅酶(NADH + H)+和FADH2)可作为呼吸作用的底物。大多数带电代谢物进入基质空间的运动是由嵴中催化交换-扩散(即一对一交换)的特殊载体蛋白介导的。氧化磷酸化系统细菌原理相似但表现得更大多样性在作文他们的呼吸道携带者。
ATP合成的机理如下。在转让期间氢来自FMNH的原子2或FADH2来氧气，质子(H+离子)被从线粒体内部泵到线粒体外部。因此，呼吸作用产生电势(在线粒体中是一个很小的电势)pH值梯度)穿过膜对应200至300毫伏，和化学能在基板中被转换成电能。附着在嵴上的是一种复杂的酶(ATP合成酶)，它结合ATP, ADP和P我．它有9个多肽链亚基，5种不同的种类集群以及至少三个以上的膜蛋白组成的单位，构成ADP和P的附着点我．这个复合体形成了一个特异性质子膜上的孔。当ADP和P我与ATP合成酶结合，过量的质子(H+在线粒体外形成(H+梯度)通过酶复合物移回线粒体。释放的能量被用来转换ADP和P我ATP。在这一过程中，电能被转化为化学能，正是ADP的供应限制了这一过程的速率。精确的机制ATP合成酶复杂的转换储存在电H中的能量+ATP中化学键能的梯度还不是很清楚。H+除了ATP合成外，梯度还可以为其他能量消耗过程提供动力，例如细菌细胞的运动和碳底物或离子的运输。
ATP的形成光合作用
光合作用产生ATP的机制在原理上是相似的，如果不是在细节上。负责的细胞器不同于线粒体，但它们也形成膜界封闭囊(类囊体)通常排列成堆叠(格序)。太阳能分解了两个氢分子2O变成分子氧(O2)， 4个质子(H+)和4个电子。
这是氧气的来源进化在明亮的阳光下，可以清晰地看到水下植物冒出的气泡。这个过程包括叶绿素分子P680，使其氧化还原电位从+820毫伏(其中有接受电子的倾向)到约- 680毫伏(其中有失去电子的倾向)，在光激发和获得电子时发生变化。电子随后沿着一系列载体(质体醌、细胞色素b和f以及质体色素)传递，类似的到线粒体呼吸链。这个过程将质子从类囊体膜外泵到膜内。质子(H+)不能自由地穿过膜，尽管氯离子(Cl-)，形成pH梯度。类似于线粒体的ATP合成酶存在，但在类囊体膜的外面。质子的通过(H+)由内至外产生ATP。
因此，质子梯度(H+)是在植物光合作用和所有能够将还原等价物(氢原子或电子)传递给电子受体的细胞的呼吸中形成ATP的高能中间体。
的细胞成分的生物合成
生物合成的本质
生物合成的阶段
的生物合成细胞组件(合成代谢)可以认为发生在两个主要阶段。第一阶段，中间阶段化合物新陈代谢的中心路线被进一步改变分解代谢并被引导到通常会导致形成相对较小的分子作为构建模块，或者前体的,大分子．
在生物合成的第二阶段，这些组成部分结合起来产生大分子蛋白质，核酸，脂质,多糖-占了大部分组织还有细胞成分。在具有适当遗传能力的生物体中，例如，所有的氨基酸可以从氨和中间体的主要途径碳水化合物破碎和氧化。这种中间体也可作为嘌呤,嘧啶和戊糖构成DNA还有很多类型的核糖核酸．蛋白质的组装需要特定氨基酸以高度有序和可控的方式精确组合;这又涉及到复制，或者转录，转化为DNA特定部分的RNA (见下文核酸和蛋白质)．因此，生物合成的第一阶段需要的特异性通常所需的有效功能的序列酶催化反应。第二阶段也涉及-直接为蛋白质而且核酸合成，较少直接用于其他大分子的合成——维持和表达指定细胞身份的生物信息组织，以及有机体。
ATP的利用
生物合成的两个阶段——积木的形成和它们特定的大分子组装——是消耗能量的过程，因此需要三磷酸腺苷．尽管ATP派生的从分解代谢来看，分解代谢并不“驱动”生物合成。如本文第一节所述，的发生化学反应在活细胞中是伴随着净减少的自由能．虽然生物增长而且发展这些事件的结果是由无序的系统产生有序的系统，以及由简单的系统产生复杂的系统，这些事件的发生必须以产生能量的反应为代价。总的耦合反应，总的来说，仍然伴随着自由能的减少，因此在生物合成的方向上基本上是不可逆的。例如，ATP释放的总能量通常比特定生物合成步骤所需的能量大得多;因此，许多参与生物合成的反应都释放出无机物质焦磷酸(页我)而不是磷酸(P我)，因此产生AMP而不是ADP。由于无机焦磷酸盐几乎容易发生不可逆反应水解到两个等价物的无机磷酸盐(反应[21a])时，合成产物中新键的产生可能伴随着atp的两个高能键的断裂——尽管理论上可能是这样足够了．
ATP和一些中间体在合成代谢过程中的有效利用复合在分解代谢反应中形成的细胞需要同时有一个环境有利于ATP的产生和消费．只有在有足够的ADP时，分解代谢才容易发生;因此，ATP的浓度较低。另一方面，生物合成需要高水平的ATP，因此需要低水平的ADP和AMP。这两个过程同时发挥作用的合适条件有两种方式。生物合成反应通常发生在细胞内不同于分解代谢发生的区域;因此，需要能量和产生能量的过程在物理上是分开的。此外，生物合成反应的调节独立于控制分解代谢的机制。这种独立的控制是可能的，因为分解代谢和合成代谢途径是不相同的;控制分解代谢途径总体速率的起搏器或关键酶通常在化合物的生物合成途径中不起任何作用。同样，生物合成的起搏酶也不参与分解代谢。 Catabolic pathways are often regulated by the relative amounts of ATP, ADP, and AMP in the cellular compartment in which the pacemaker enzymes are located (见下文电池的能量状态)．总的来说，ATP抑制ADP(或AMP)刺激这些酶。相比之下，许多生物合成途径是由特定合成代谢过程的最终产物的浓度来调节的，因此细胞只合成它所需要的这些组成部分。
生物合成前体的供应
当高等动物食用混合饮食时，就有足够数量的化合物供生物合成和能量供应。碳水化合物产生的中间产物糖酵解磷酸葡萄糖酸途径，反过来产生乙酰辅酶A(或乙酰辅酶A);脂质产生糖酵解中间体和乙酰辅酶A;许多氨基酸形成了两者的中间产物三羧酸循环和糖酵解。因此，任何被提取用于生物合成的中间体都可以很容易地通过分解代谢补充进一步的营养物质。然而，这种情况并不总是如此。特别是微生物可以获得所有的碳以及利用单一碳源的能源需求。唯一的碳源可以是一种物质，如碳水化合物或脂肪酸或一种TCA循环的中间体(或一种容易转化为TCA的物质)。这两种情况都是反应辅助到目前为止讨论的那些必须发生在碳源可以利用之前。