As células obtêm energia livre em uma forma química pelo catabolismo de moléculas nutrientes e emprega esta energia para sintetizar ATP a partir de ADP e Pi. O ATP transfere, então, parte da sue energia química para os processos endergônicos, como a síntese de intermediários metabólicos e de macromoléculas a partir de precursores menores, para o transporte de substâncias através de membranas e contra gradientes de concentração e para a realização de trabalho mecânico. Esta transferência de energia pelo ATP envolve, em geral, a participação do ATP na reação que recebe a energia, resultando na conversão do ATP em ADP e Pi. Desta forma, o ATP funciona como transportador de energia dos processos liberadores dela para as atividades celulares básicas que requerem energia. O ATP é uma molécula constituída por uma adenina (purina), uma ribose e três grupos fosfatos. Em pH 7,0 o ATP ocorre como um ânion multicarregado devido ao fato de seus grupos fosfatos estarem quase completamente ionizados neste pH. Sua energia livre padrão de hidrólise é de 7,3 kcal/mol. O ATP possui alta energia livre padrão principalmente devido a três aspectos. O primeiro é o grau de ionização do ATP e de seus produtos de hidrólise. Em pH 7,0 o ATP está quase totalmente ionizado, na forma iônica ATP4-. Pela hidrólise ele libera três produtos: ADP3-, HPO2-4 e H+. Nas condições padrão, ATP4-, ADP3-, HPO2-4 estarão presentes em concentrações iguais a 1M. Entretanto, em pH 7,0 a concentração do íon H+ é apenas 10-7M. Isto significa que pela lei da ação das massas o equilíbrio da hidrólise do ATP é deslocado fortemente no sentido de formação dos produtos, pois a [H+] em pH 7,0 é muito baixa comparada com as concentrações padrão dos outros componentes da reação. A Segunda razão para o alto valor da energia livre padrão do ATP é que em pH 7,0 a molécula do mesmo possui quatro cargas negativas muito próximas, e estas repelem-se fortemente. Quando a ligação do grupo fosfato terminal é hidrolisada, a grande repulsão eletrostática que existia no ATP é amenizada. A terceira razão para o valor alto e negativo da energia livre padrão do ATP é o fato que cada um dos produtos, ADP3- e HPO2-4, são híbridos ressonantes, formas especialmente estáveis nas quais certos elétrons estão em uma configuração que possui uma quantidade de energia muito menor que aquela que possuíam em suas posições originais na molécula de ATP. Assim, quando o ATP é hidrolisado, os elétrons nos produtos podem cair para níveis energéticos menores que aqueles do ATP não hidrolisado. Isto condiciona que ADP3- e HPO2-4, livres um do outro, contenham uma quantidade de energia livre menor que aquela que possuíam quando ainda unidos, formando ATP4-. As células musculares (esqueléticas e cardíacas), possuem uma forma eficaz de regenerar parte do ATP consumido durante o esforço físico. O processo utilizado por essas células é a estocagem de fosfocreatina, que regenera rapidamente o ATP a partir do ADP, pela reação da creatina quinase. Contudo, durante a recuperação do esforço, a mesma enzima é usada para ressintetizar a fosfocreatina a partir da creatina à expensa do ATP.