АТФ синтезируется в митохондриях в несколько этапов. Первый из них – подготовительный – протекает ступенчато, с вовлечением на каждой ступени специфических ферментов. При этом сложные органические соединения расщепляются до мономеров: белки – до аминокислот, углеводы – до глюкозы, нуклеиновые кислоты – до нуклеотидов и т. д. Разрыв связей в этих веществах сопровождается выделением небольшого количества энергии. Образовавшиеся мономеры под действием других ферментов могут претерпеть дальнейший распад с образованием более простых веществ вплоть до диоксида углерода и воды.