线粒体是细胞有氧呼吸的主要场所。因为其特殊的结构以及呼吸链的一系列酶造就了线粒体能够通过电子和质子的传递在基质和膜间隙产生足够多的电势，线粒体合酶将此势能转化成高能量的ATP，它主要分为三个阶段:
A、第一阶段：在细胞质的基质中，一个分子的葡萄糖分解成两个分子的丙酮酸，同时脱下4个[H]酶；在葡萄糖分解的过程中释放出少量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生少量的ATP。
反应式：C6H12O6酶→2丙酮酸 4[H] 少量能量
B、第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的能量。
反应式：2丙酮酸 6H2O酶→20[H] 6CO2 少量能量
C、第三阶段：在线粒体的内膜上，前两阶段脱下的共24个[H]与从外界吸收或叶绿体光合作用产生的6个O2结合成水；在此过程中释放大量的能量，其中一部分能量用于合成ATP，产生大量的能量。
反应式：24[H] 6O2酶→12H2O 大量能量
ATP是ADP吸收能量在结合一个Pi生成的。
ADP： 二磷酸腺苷结构简式：A—P～P “～”表示高能磷酸键，“—”表示低能磷酸键
ATP： 三磷酸腺苷结构简式 ：（A—P～P～P）。
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