Клетка — основная единица жизни, она непрерывно работает для поддержания
своей структуры, а потому нуждается в постоянном притоке свободной
энергии. Технологически решить такую задачу ей непросто, поскольку живая
клетка должна выделять и использовать энергию при постоянной (и притом
довольно низкой) температуре в разбавленной водной среде. В ходе
эволюции, за сотни миллионов лет, сформировались изящные и совершенные
молекулярные механизмы, способные действовать необыкновенно эффективно в
очень мягких условиях. В итоге к. п. д. клеточной энергетики
оказывается намного выше, чем у любых инженерных устройств, изобретенных
человеком. Клеточные трансформаторы энергии представляют собой комплексы специальных белков, встроенных в биологические мембраны. Независимо от того, поступает в клетку извне свободная энергия непосредственно с квантами света (в процессе фотосинтеза) или в результате окисления пищевых продуктов кислородом воздуха (в процессе дыхания) , она запускает движение электронов. В итоге производятся молекулы аденозинтрифосфата (АТФ) и увеличивается разность электрохимических потенциалов на биологических мембранах. АТФ и мембранный потенциал — два относительно стационарных источника энергии для всех видов внутриклеточной работы. Движение вещества через клетки и организмы легко воспринимается нашим сознанием как потребность в пище, воде, воздухе и удалении отходов. Движение же энергии практически неощутимо. На клеточном уровне оба этих потока согласованно взаимодействуют в той чрезвычайно сложной сети химических реакций, которая составляет клеточный обмен веществ. Процессы жизнедеятельности на любом уровне, от биосферы до отдельной клетки, в сущности, выполняют одну и ту же задачу: превращают питательные вещества, энергию и информацию в увеличивающуюся массу клеток, отходы жизнедеятельности и тепло.