Adenozynotrójfosforan lub ATP działa jako główne źródło energii komórki. Jest często nazywany molekularną jednostką waluty, ponieważ może zarówno zatrzymywać, jak i uwalniać energię, gdy potrzebuje jej komórka. Struktura ATP jest prosta i zoptymalizowana pod kątem maksymalnej wydajności, cząsteczka adenozyny plus trzy grupy fosforanowe. Energia jest utrzymywana i uwalniana w wiązaniach łączących grupy fosforanowe ze sobą i z cząsteczką adenozyny. Uwolnienie energii przez usunięcie jednej grupy fosforanowej daje ADP lub difosforan adenozyny, a usunięcie kolejnej grupy fosforanowej daje AMP, monofosforan adenozyny.
AMP, ADP i ATP są cząsteczkami bogatymi w energię, ale ogólnie ATP jest preferowany w stosunku do pozostałych dwóch. Trójfosforan adenozyny jest niezbędny w każdym procesie komórkowym, który obejmuje aktywny ruch innej cząsteczki. Na przykład osmoza nie wymaga ATP, ponieważ woda płynie naturalnie ze stanu silnie stężonego do stanu mniej stężonego. Z drugiej strony, aktywność silników molekularnych w niektórych typach komórek wymaga energii zgromadzonej w ATP. Ponieważ żadne żywe stworzenie nie jest całkowicie zależne od pasywnych procesów naturalnych, wszystkie stworzenia potrzebują ATP do działania swoich komórek.
Nie wszystkie organizmy wytwarzają taką samą ilość trifosforanu adenozyny, mimo że jest to cząsteczka niezbędna do życia. ATP jest zwykle generowane przez oddychanie, które polega na pozyskiwaniu energii z zewnętrznego źródła, często zwykłego cukru zwanego glukozą. Organizmy stosujące oddychanie beztlenowe, takie jak niektóre bakterie, wytwarzają około 2 ATP na cząsteczkę glukozy. Te, które wykorzystują oddychanie tlenowe, podobnie jak ludzie, generują od 32 do 36 ATP na cząsteczkę. Oddychanie tlenowe jest bardziej skomplikowane, ale bardziej wydajne, stąd jego wysoka wydajność ATP.
Składnik adenozyny trifosforanu adenozyny składa się w rzeczywistości z dwóch oddzielnych cząsteczek, a mianowicie cukru zwanego rybozą i zasady zwanej adeniną. Adenina połączona z rybozą tworzy strukturę zwaną nukleozydem, która różni się od nukleotydów adeninowych znajdujących się w RNA i DNA. Nukleozyd to dwie trzecie nukleotydu; nukleotydy zawierają również dodatkową grupę fosforanową, która jest niezbędna do tworzenia długich łańcuchów, jak widać w RNA i DNA. W przeciwieństwie do nukleotydów, nukleozydy nie mogą wiązać się ze sobą samodzielnie i zgodnie z tą logiką cząsteczki ATP nie mogą tworzyć łańcuchów.
Każdego dnia w ludzkim ciele wytwarzane są biliony cząsteczek adenozynotrifosforanu, a organizm może wytworzyć więcej niż waży w ATP w mniej niż 24 godziny. Nie powoduje to przybierania na wadze ani uszkodzeń ciała, ponieważ większość cząsteczek ATP jest tworzona i wykorzystywana w ułamku sekundy. W ciągu życia organizmu ATP jest siłą napędową, która utrzymuje funkcjonowanie organizmu.