У кожній клітині міститься аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). За хімічною структурою АТФ відноситься до нуклеотидам. У ній як в кожному нуклеотиде, містяться залишки азотної основи (аденіну), вуглеводу (рибози) і фосфорної кислоти. Разом з тим АТФ істотно відрізняється від звичайних нуклеотидів: замість одного залишку фосфорної кислоти в ній містяться 3 залишку.
Одна з найважливіших функцій клітини - функція обміну речовин - забезпечення клітини енергією. Сукупність реакцій, що забезпечують клітини енергією, називається енергетичним обміном.
Молекулярна структура АТФ нестабільна. Під впливом специфічних ферментів вона піддається гідролізу, тобто приєднує молекулу води і розщеплюється:
Кінцевий фосфатний залишок дає при цьому фосфорну кислоту, а АТФ перетворюється в АДФ, тобто аденозіндіфосфорная кислоту. Ця реакція супроводжується звільненням енергії (близько 40 кДж / моль).
АТФ служить енергетичної «валютою» клітини і використовується у всіх реакціях обміну, що вимагають витрати енергії. Багаті енергією молекули не переміщаються вільно з однієї клітини в іншу, а утворюються в тому місці, де вони повинні бути використані. АТФ відіграє центральну роль в енергетичному обміні клітини. Вона є безпосереднім джерелом енергозабезпечення будь клітинної функції. Рух, біосинтез, генерація електрики, світла і т.д. - будь-які види клітинної активності відбуваються за рахунок енергії, що звільняється в результаті зазначеної вище реакції гідролізу АТФ.
Але розпад АТФ чергується з безперервним її синтезом. Для заповнення витраченої АТФ використовується енергія, що звільняється в результаті розщеплення вуглеводів, ліпідів і інших речовин.
Запас АТФ в клітці невеликий. Так, в м'язі запасу АТФ вистачає на 20 - 30 скорочень. Але ж м'яз може працювати годинами і виробляє тисячі скорочень. Ось чому поряд з розпадом АТФ необхідний безперервний її синтез. Для заповнення витраченої АТФ і використовується енергія, що звільняється в результаті розщеплення вуглеводів, ліпідів і інших речовин. При посиленою, але, короткочасній роботі, наприклад при бігу на короткі дистанції, м'язи працюють виключно за рахунок містяться в них АТФ. Після закінчення бігу людина посилено дихає - в цей період відбувається розщеплення вуглеводів та інших речовин, і запас АТФ в клітинах відновлюється. Таким чином АТФ - єдиний і універсальний джерело енергозабезпечення клітини.