ATP Adenosintriphosphat ist der universelle und unmittelbar verfügbare Energieträger in Zellen.

Alle bekannten Lebensformen müssen aus ihrer Umgebung ständig Energie aufnehmen, um ihre hoch geordneten, komplexen Strukturen aufrecht zu erhalten und die unterschiedlichen biologischen Aktivitäten zu entfalten. Außer bei photosynthetischen Organismen sind es letztlich immer exergone Redoxreaktionen, welche die beiden zellulären »Energiewährungen«, die reduzierten wasserstoffübertragenden Coenzyme und das ATP, bereitstellen.

Durch Oxidation der Nahrungsstoffe werden Elektronen freigesetzt, die direkt als Reduktionsäquivalente für Biosynthesen oder als Energiequelle genutzt werden können. Zur oxidativen Bildung von ATP werden die Elektronen auf ein niedermolekulares Oxidationsmittel übertragen. Dieser terminale Elektronenakzeptor ist bei aeroben Zellen molekularer Sauerstoff. Der Elektronenfluss zum Sauerstoff erfolgt dabei in der Atmungskette kaskadenartig über hintereinandergeschaltete Redox-Carrier-Proteine der mitochondrialen Innenmembran. Dabei wird ein elektrochemischer Protonengradient über der Membran aufgebaut. Dieser liefert die Energie für die Synthese von ATP aus ADP und anorganischem Phosphat.

Neben der besonders hohen Energieausbeute seiner Reduktion bildet die universelle Verfügbarkeit und quasi unerschöpfliche Regenerierbarkeit des Sauerstoffs, die auf der wasserspaltenden Photosynthese der
Pflanzen beruht, die Grundlage des großen evolutionären Erfolges aerober Zellen.

In Eukaryonten haben sich die Mitochondrien auf die Oxidation von Nahrungsstoffen und die sauerstoffabhängige Energiekonservierung spezialisiert. Sie stammen wahrscheinlich von aeroben, heterotrophen Prokaryonten ab.