Утворення АТФ шляхом окиснювапьного фосфорилування регулюється згідно з енергетичними потребами клітини. Якщо отримана енергія використовується швидко, процеси біологічного окиснення прискорюються і стають більш інтенсивними. Якщо отримана енергія використовується повільно, вони сповільнюються .
Від чого залежить інтенсивність тканниного дихання і швидкість утворення АТФ?
Тканинне дихання, як і будь-який інший процес в клітині, регулюється концентрацією субстратів, які вступають у реакцію (в даному випадку – це АДФ і неорганічний фосфат) та продуктами цієї реакції (АТФ) при перенесенні електронів у дихальному ланцюзі, з припиненням якого синтез АТФ стає неможливим.
Концентрація АТФ в клітині дуже низька. Наприклад, в серці людини знаходиться не більше одного грама АТФ, а для його роботи протягом хвилини при відносному спокої організму необхідна енергія, яка відповідає 40 г АТФ . Це свідчить про те, що синтез АТФ в клітинах серця повинен здійснюватися безперервно.
Відповідно, одна і ця ж молекула АТФ повинна за одну хвилину тисячу разів гідролізуватися і знову регенеруватися.
Залежність тканинного дихання мітохондрій від концентрації АДФ називають дихальним контролем. Інтенсивність дихання регулюється співвідношенням АТФ/АДФ. Чим менше це співівідношення, тим інтенсивніше відбувається дихання, що спричинює синтез АТФ. Швидкість окиснення клітинного палива регулюється з дуже великою точністю .
Таким чином, механізм дихального контролю відрізняється високою чутливістю і точністю. Тому відносні концентрації АТФ і АДФ в тканинах змінюється в вузьких межах. Використання енергії клітиною, тобто частота обертів циклу АТФ-АДФ може змінюватися десятки і тисячі разів.