L'adenosintrifosfato è la fonte energetica utilizzata da ciascun organismo pluri-cellulare e, naturalmente dalle singole cellule, per le svariate funzioni richiedenti energia. L'ATP è una molecola formata da adenosina (ossia una base azotata costituita dall'adenina ed uno zucchero rappresentato dal ribosio) cui sono legati 3 gruppi fosfato mediante un legame covalente, costituendo l'adenosina trifosfato (o ATP).
L'ATP è in grado di immagazzinare energia utilizzabile dalla cellula, e ne consente anche il trasporto. Il rilascio di energia avviene mediante il distacco dell'ultimo gruppo fosfato che viene poi legato ad una molecola coinvolta in una reazione.
Perdendo un gruppo fosfato l'ATP è convertita in ADP, adenosina difosfato. La riconversione di ADP in ATP è possibile sfruttando l'energia ricavata dalla demolizione di molecole organiche. In altri termini dal distacco di un gruppo fosfato dall'ATP otteniamo energia ed ADP.
Partendo dall'energia ricavabile da altre molecole, è possibile riconvertire ADP in ATP. Sia il distacco di un gruppo fosfato dall'ATP, sia il legame del gruppo fosfato verso l'ADP sono mediati da enzimi.
Tale processo è un circolo sempre attivo negli organismi viventi, e l'ATP è la fonte da cui viene liberata energia per qualunque azione che implichi un consumo energetico.
La velocità con la quale viene sintetizzata ATP partendo da molecole glucidiche è pari a 1,0 mol/min, il doppio rispetto a quanto sintetizzabile partendo da substrati lipidici. Con l'impiego anaerobico del glucosio (glicolisi) il valore è pari a 2,4 mmol/min3.
L'ATP è ovviamente fondamentale nel fornire energia per la contrazione muscolare. L'ATP immagazzinata nel muscolo è tuttavia relativamente limitata, di norma non supera i 100 grammi, e non può garantire l'efficienza del sistema contrattile per lunghi periodi.
Si richiede pertanto una continua riconversione di ADP in ATP che avviene mediante i sistemi: anaerobico alattacido (con l'uso di fosfocreatina), anaerobico lattacido (glicolisi), aerobico alattacido.
Ciascun sistema di rigenerazione ha caratteristiche proprie in termini di durata ed efficienza.
Il distacco del gruppo fosfato dall'ATP avviene per idrolisi, ossia come conseguenza del legame fra ATP ed acqua, mediato da un enzima specifico (l'ATPasi). Da ciascuna mole di ATP idrolizzata, si ricavano 7,3 Kcal di energia utile.