L'adenosina trifosfato o ATP è la molecola che fornisce l'energia necessaria per quatti tutte le forme di lavoro cellulare. L'ATP è costituito da adenina, una base azotata, legata a una molecola di ribosio; allo zucchero è attaccato anche un gruppo trifosfato, una catena di tre gruppi fosfato. I tre gruppi fosfato hanno carica negativa; la vicinanza di tre cariche negative rende la catena trifosfatica dell'ATP l'equivalente chimico di una molla compressa.
I legami tra i gruppi fosfato sono infatti instabili e vengono facilmente idrolizzati (cioè scissi mediante aggiunta di acqua). Quando il legame tra il secondo e il terzo gruppo fosfato si spezza , l'ATP diventa ADP (adenosina difosfato). L'ATP ha un'altra proprietà che lo rende particolarmente utile alla cellula: può donare un gruppo fosfato ad altre molecole di vario tipo. Questa reazione è chiamata fosforilazione.
L'ATP, grazie alla fosforilazione, mette a disposizione l'energia per svolgere tre tipi di lavoro cellulare: chimico, meccanico e di trasporto. Nel lavoro chimico, la fosforilazione dei reagenti fornisce l'energia necessaria alla sintesi endoergonica dei prodotti. Un esempio di lavoro meccanico si ha nelle cellule muscolari, dove il trasferimento di gruppi fosfato a speciali proteine motrici fa sì che esse cambino forma ed esercitino una trazione sui filamenti del muscolo, dando così luogo alla contrazione. Nel lavoro di trasporto, l'ATP fornisce l'energia necessaria al trasporto attivo dei soluti attraverso la membrana plasmatica: in questo caso i soluti si spostano contro il loro gradiente di concentrazione grazie all'intervento di proteine di membrana che cambiano forma a seguito della fosforilazione da parte dell'ATP.
