Adenosine difosfaat en adenosine trifosfaat zijn organische moleculen, bekend als nucleotiden, die worden aangetroffen in alle plantaardige en dierlijke cellen. ADP wordt omgezet in ATP voor het opslaan van energie door de toevoeging van een hoogenergetische fosfaatgroep. De omzetting vindt plaats in de substantie tussen het celmembraan en de kern, bekend als het cytoplasma, of in speciale energieproducerende structuren die mitochondriën worden genoemd.

Chemische vergelijking

De conversie van ADP naar ATP kan worden geschreven als ADP + Pi + energie → ATP of, in het Engels, adenosinedifosfaat plus anorganisch fosfaat plus energie geeft adenosinetrifosfaat. Energie wordt opgeslagen in het ATP-molecuul in de covalente bindingen tussen de fosfaatgroep, met name in de binding tussen de tweede en derde fosfaatgroep, bekend als de pyrofosfaatbinding.

Chemiosmotische fosforylering

De conversie van ADP tot ATP in de binnenmembranen van mitochondria is technisch bekend als chemiosmotische fosforylatie. Membraanzakken op de wanden van de mitrochondria bevatten naar schatting 10.000 enzymketens, die energie ontlenen aan voedselmoleculen of fotosynthese - de synthese van complexe organische moleculen uit koolstofdioxide, water en anorganische zouten - in planten, via wat bekend staat als het elektronentransport chain.

ATP Synthase

Cellulaire oxidatie in een cyclus van enzymgekatalyseerde metabole reacties, bekend als de Krebs-cyclus, creëert een opeenhoping van negatief geladen deeltjes, elektronen genaamd, die positief geladen worden waterstofionen, of protonen, over het binnenste mitochondriale membraan in de binnenkamer. De energie die vrijkomt door de elektrische potentiaal over het membraan zorgt ervoor dat een enzym, bekend als ATP-synthase, aan ADP wordt gehecht. ATP-synthase is een enorm moleculair complex en de functie ervan is om de toevoeging van een derde fosforgroep aan ATP te katalyseren. Een enkel ATP-synthasecomplex kan elke seconde meer dan 100 moleculen ATP genereren.

Oplaadbare batterijen

Levende cellen gebruiken ATP alsof het een oplaadbare batterij is. Het omzetten van ADP naar ATP voegt kracht toe, terwijl bijna alle andere cellulaire processen de afbraak van ATP betreffen en de neiging hebben om energie te ontladen. In het menselijk lichaam komt een typisch ATP-molecuul de mitochondria binnen om duizenden keren per dag als ADP te worden opgeladen, zodanig dat de ATP-concentratie in een typische cel ongeveer 10 keer hoger is dan die van ADP. Skeletspieren hebben grote hoeveelheden energie nodig voor mechanisch werk, dus spiercellen bevatten meer mitochondria dan de cellen van andere weefseltypen.