Niezwykła złożoność procesu utleniania komórkowego, konieczność istnienia różnicy potencjałów pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami enzymów, ścisła kolejność reakcji chemicznych nasuwają wniosek, że warunkiem pracy systemu energetycznego komórki musi być uporządkowanie poszczególnych jego cząsteczek w odpowiednich warunkach przestrzennych. Jak już wspominaliśmy, układy enzymów biorących udział w tym procesie znajdują się w mitochondriach. Zapoznajmy się więc bliżej z tymi niezwykłymi strukturami. Gdybyśmy wyizolowali z uszkodzonych mitochondriów wszystkie cząsteczki biorące udział w procesie utleniania komórkowego i zmieszali je bezładnie, twór taki nie byłby w stanie spełniać funkcji przetwarzania energii. Podobnie jak w chloroplastach, tak i w mitochondriach poszczególne cząsteczki muszą być uporządkowane i znajdować się w określonych warunkach geometrycznych względem siebie. Mitochondrium jest więc wysoko zorganizowaną strukturą, w której istnieją wszelkie warunki przestrzenne umożliwiające proces utleniania komórkowego. Liczba mitochondriów w jednej komórce może być różna, w zależności od rodzaju komórki i od jej stanu czynnościowego. A oto schemat przedstawiający funkcję mitochondrium w powiązaniu z jego strukturą wewnętrzną, zaproponowany przez Greena. Elektrony dostarczane przez reakcje cyklu Krebsa, zachodzące w kulistych tworach błony zewnętrznej, są przenoszone przez DPN (nukleotyd dwufosfopirydynowy) do kompleksu I lub też bezpośrednio do kompleksu II, jeżeli przenosicielem jest dehydrogenaza kwasu bursztynowego (bursztynian). Następnie elektrony biegną już jedną drogą, poprzez kompleks III znajdujący się w nóżce grzybka, do cytochromu C, następnie do kompleksu IV, by w końcu osiągnąć tlen i utworzyć cząsteczkę wody. Po drodze wędrówki elektronów zostaje uwolniona energia w postaci cząsteczek ATP. Energia ta powstaje dzięki temu, że elektrony są przenoszone poprzez różnice potencjałów, od potencjału ujemnego —0,42 V do dodatniego +0,81 V dostatecznie duże (3 — 4 mikrony), by być widoczne w mikroskopie optycznym. Jednak dopiero pod mikroskopem elektronowym jesteśmy w stanie zobaczyć ich strukturę. Jak przypominamy sobie z rozdziału I, te podłużnego kształtu organella komórkowe zbudowane są z dwóch błon, przy czym błona wewnętrzna jest głęboko pofałdowana i tworzy tzw. grzebienie. Przestrzeń pomiędzy grzebieniami wypełnia substancja nosząca nazwę matiix *. Na powierzchni grzebieni widoczne są drobne twory w kształcie grzybków. W ich wnętrzu, w linijnej kolejności, znajdują się enzymy transportujące elektrony. Pomiędzy budową chloroplastów i mitochondriów zachodzi znaczne podobieństwo wynikające z ich czynności. Pierwsze z nich wychwytują energię słoneczną i magazynują ją w cząsteczkach ATP oraz glikozy, drugie natomiast zamieniają energię chemiczną pożywienia również w cząsteczki ATP, które są jedynym źródłem energii wyzyskiwanym w komórce podczas jej pracy. Dlaczego właśnie cząsteczki ATP odgrywają tak istotną rolę w energetyce komórki — nie wiemy. Samą tylko czynność gromadzenia energii w wiązaniu chemicznym mogłyby spełniać i inne cząsteczki, o znacznie prostszej budowie chemicznej. Ponieważ proces ewolucji prowadzi do powstawania i utrzymania się tworów najprostszych, jakie mogą daną czynność spełniać, dość złożony wzór chemiczny cząsteczki ATP kryje więc w sobie nowe tajemnice. Istnieje niezwykle ciekawa teoria wysunięta przez wybitnego uczonego amerykańskiego — Alberta Szent-Gyorgyiego. Wyjaśnia ona zarówno mechanizm przenoszenia energii przez cząsteczki ATP, jak też i wiele innych zjawisk, związanych z energetyką komórki. Bliższym jej omówieniem zajmiemy się w rozdziale VI, poświęconym mechanizmowi skurczu komórki mięśniowej.