Adenosinedifosfaat en adenosinetrifosfaat zijn organische moleculen, bekend als nucleotiden, gevonden in alle planten- en dierlijke cellen. ADP wordt omgezet in ATP voor het opslaan van energie door toevoeging van een energierijke fosfaatgroep. De conversie vindt plaats in de stof tussen het celmembraan en de kern, bekend als het cytoplasma, of in speciale energieproducerende structuren genaamd mitochondria.
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 omzetting van ADP in ATP in de binnenmembranen van mitochondriën is technisch bekend als chemiosmotische fosforylering. 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 kooldioxide, water en anorganische zouten - in planten, via wat bekend staat als het elektronentransport keten.
ATP Synthase

Cellulaire oxidatie in een cyclus van enzymgekatalyseerde metabole reacties, bekend als de Krebs-cyclus, creëert een opeenhoping van negatief geladen deeltjes genaamd elektronen, die positief geladen waterstofionen duwt, 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, wordt gehecht aan ADP. ATP-synthase is een enorm moleculair complex en de functie ervan is om de toevoeging van een derde fosforgroep te katalyseren om ATP te vormen. Een enkel ATP-synthasecomplex kan elke seconde meer dan 100 moleculen ATP genereren.
Oplaadbare batterij

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