化學(xué)性質(zhì)

ATP由腺苷和三個磷酸基所組成，化學(xué)式C10H16N5O13P3，結(jié)構(gòu)簡式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三個磷酸基團(tuán)從腺苷開始被編為α、β和γ磷酸基。ATP的化學(xué)名稱為5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤，或者5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。

ATP在非緩沖水溶液中不穩(wěn)定，會水解為ADP和磷酸。這是因為ATP分子中的P-O-P鍵比形成的磷酸鍵能小，且產(chǎn)生了產(chǎn)物間和水間的氫鍵釋放能量，使得反應(yīng)放熱而自發(fā)進(jìn)行。在ATP與ADP的水溶液的化學(xué)平衡中，ATP最終會幾乎完全轉(zhuǎn)化為ADP。在達(dá)到平衡以前，發(fā)生該水解反應(yīng)整個系統(tǒng)吉布斯能變化量小于零，這意味著該體系可以對外界做非體積功。事實上，活細(xì)胞會通過呼吸作用維持ATP的濃度在ADP的五倍左右。在這種條件下，ATP水解提供的能量足以供其合成代謝所需。

生物合成

在細(xì)胞中ATP的摩爾濃度通常是1-10mM。ATP可通過多種細(xì)胞途徑產(chǎn)生。最典型的如在線粒體中通過氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成，或者在植物的葉綠體中通過光合作用合成。ATP合成的主要能源為葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生2分子丙酮酸同時產(chǎn)生2分子ATP，最終在線粒體中通過三羧酸循環(huán)（或稱檸檬酸循環(huán)）產(chǎn)生最多32分子ATP。脂肪酸氧化分解進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，長鏈脫除也可以用于氧化磷酸化分解產(chǎn)生ATP，一般為108個ATP(軟脂酸)。

糖解途徑

在糖解途徑（Glycolytic Pathway）中，一個葡萄糖分子被分解，反應(yīng)過程中生成兩個ATP分子，反應(yīng)式為：

C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+

三羧酸循環(huán)

在線粒體中，丙酮酸被氧化為乙酰輔酶A，經(jīng)精確控制的“燃燒”會產(chǎn)生總和為兩個ATP分子的能量。 三羧酸循環(huán)（檸檬酸循環(huán)）全部反映的總和可表示為：

Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP + 2 CO2

氣相，鎂-ATP，360度旋轉(zhuǎn)。

β-氧化

脂肪酸也可以由β-氧化分解為乙酰輔酶A，一樣進(jìn)入檸檬酸循環(huán)產(chǎn)生能量。每個β-氧化的循環(huán)還為乙酸長鏈脫去兩個碳原子并制造各一個NADH和FADH2分子，也可以用于氧化磷酸化分解產(chǎn)生ATP，因為脂肪酸氧化可以重復(fù)多次，能量產(chǎn)量更大。

無氧分解

無氧分解或稱發(fā)酵是和糖酵解有些相似的過程。這個過程需要在沒有氧氣作為電子受體時產(chǎn)生能量。在大部分真核生物體內(nèi)，葡萄糖同時被作為能量儲存單位和電子供體。從葡萄糖分解為乳酸的方程式為：