Adenosin 5′-trifosfát (ATP) je nukleotid známý v biochemii jako „molekulární měna“ intracelulárního přenosu energie; to znamená, že ATP je schopen ukládat a transportovat chemickou energii uvnitř buněk. ATP také hraje důležitou roli v syntéze nukleových kyselin. ATP molekuly se také používají k ukládání energie během procesu fotosyntézy, stejně jako jsou zásobárnou energie z buněčného dýchání. V signálních transdukčních drahách se ATP používá k poskytování fosfátu pro protein-kinázové reakce.
ATP se skládá z adenosinu a tří fosfátových skupin (trifosfátu). Fosforylové skupiny, počínaje skupinou na AMP, jsou označovány jako alfa (α), beta (β) a gama (γ) fosfáty. ATP je extrémně bohatý na chemickou energii, zejména mezi druhou a třetí fosfátovou skupinou. Čistá změna energie rozkladu ATP na ADP a anorganický fosfát je -12 kCal/mol in vivo, nebo uvnitř živé buňky, a -7,3 kCal/mol in vitro, nebo v laboratorních podmínkách. Toto masivní uvolnění energie činí rozklad ATP extrémně exergonickým, a tudíž užitečným prostředkem pro chemické ukládání energie.
Prostor vyplňující obraz ATP
Hlavními palivy pro syntézu ATP jsou glukóza a triglyceridy. Paliva, která vznikají při odbourávání triglyceridů, jsou glycerol a mastné kyseliny.
V mitochondrionu je pyruvát oxidován pyruvát dekarboylázou na acetyl-CoA, který je plně oxidován na oxid uhličitý v Krebsově cyklu. Mastné kyseliny jsou také beta-oxidací rozkládány na acetyl CoA a metabolizovány Krebsovým cyklem. Každé otočení Krebsova cyklu vytváří ATP ekvivalent prostřednictvím fosforylace substrátu katalyzované sukcinyl-CoA syntetázou a také snižuje výkon jako NADH. Elektrony z NADH jsou využívány elektronovým transportním řetězcem k vytváření velkého množství ATP syntézy oxidativní fosforylací ve spojení s ATP syntázou.
Celý proces oxidace glukózy na oxid uhličitý je znám jako buněčné dýchání, které je více než 40% efektivní při přenosu chemické energie v glukóze na užitečnější formu ATP.
ATP je také syntetizován několika tzv. „doplňovacími“ reakcemi katalyzovanými enzymatickými rodinami NDK (Nukleosidové difosfátové kinázy), které využívají jiné nukleosidové trifosfáty jako vysoce energetický dárce fosfátů, a rodinou ATP:guanido-fosfotransferázy, která využívá kreatin.
V rostlinách se ATP syntetizuje v chloroplastech během světelných reakcí fotosyntézy. Část tohoto ATP se pak používá k napájení Calvinova cyklu, který syntetizuje cukry triosy.
ATP energie se uvolňuje při hydrolýze fosfát-fosfátových vazeb. Tato energie může být využita různými enzymy, motorickými proteiny a transportními proteiny k provedení práce buňky. Hydrolýzou také vzniká volná anorganická pí a ADP, které mohou být dále štěpeny na další pí a AMP. ATP může být také štěpen na AMP přímo, s tvorbou PPi. Tato poslední reakce má tu výhodu, že je ve vodném roztoku efektivně nevratný proces.
Celkové množství ATP v lidském těle je asi 0,1 molu. Energie používaná lidskými buňkami vyžaduje hydrolýzu 200 až 300 molů ATP denně. To znamená, že každá molekula ATP je během jednoho dne 2000 až 3000krát recyklována. ATP nelze skladovat, proto jeho spotřeba musí pečlivě sledovat jeho syntézu. V přepočtu na hodinu se v těle vytvoří, zpracuje a poté recykluje 1 kilogram ATP.