ATP (adenosina trifosfato) é a "moeda energética da célula", transferindo energia potencial através de ligações químicas. Todos os processos metabólicos celulares são alimentados por ATP. Ao liberar um ou dois íons fosfato, a quebra das ligações libera energia. Um humano comum com dieta de 2.500 calorias usa cerca de 180 kg de ATP por dia. Como fonte de energia, o ATP transporta substâncias através de membranas celulares e realiza trabalho mecânico de contração e expansão muscular, incluindo o músculo cardíaco.
Durante a contração muscular, cabeças de miosina ligam-se a sítios de ligação na actina via ponte cruzada de ADP (adenosina difosfato), liberando o íon fosfato extra do ATP. O ADP difere do ATP por não ter o terceiro fosfato que confere capacidade de liberar energia. A energia da liberação do fosfato permite que a miosina mova sua cabeça, arrastando a actina. Após a contração, o ATP liga-se à cabeça da miosina e é convertido em ADP com um fosfato extra.
Na divisão celular (citocinese), o ATP aumenta o tamanho e energia da nova célula filha. Dispara a síntese de DNA, copiando o DNA parental. É componente chave na síntese de DNA e RNA: a RNA polimerase usa ATP para formar moléculas de RNA. Uma forma diferente de ATP é convertida em desoxirribonucleotídeo (dATP) para incorporação ao DNA.
Ao ligar-se a partes de proteínas, o ATP atua como interruptor de reações químicas intracelulares, controlando mensagens entre macromoléculas. A ligação altera a conformação da proteína, inativando-a. Ao soltar, reativa-a. Esse processo de adicionar/remover fósforo é fosforilação. Exemplo: liberação de cálcio para processos cerebrais.