ATP

L'ATP est un nucléotide composé d'un nucléoside et d'un triphosphate. L'ATP fournit l'énergie nécessaire aux réactions chimiques du métabolisme, à la locomotion, à la division cellulaire et au transport actif d'espèces chimiques à travers les membranes biologiques dans la biochimie de tous les êtres vivants connus2. Pour libérer cette énergie, la molécule d'ATP est hydrolysée pour devenir clivée en adénosine diphosphate (ADP) et en phosphate. Cette réaction entraîne une variation de l'enthalpie libre standard de −30,5 kJ mol-13. Ensuite, les cellules convertissent l'ATP de l'ADP de trois manières distinctes : par phosphorylation oxydative lors de la respiration cellulaire, par photophosphorylation lors de la photosynthèse, et par phosphorylation au niveau du substrat lors de certaines réactions chimiques exergoniques, comme la glycolyse ou le cycle de Krebs. Par conséquent, le corps humain ne contient qu'environ 250 g d'ATP4,5 à chaque instant, mais il consomme et régénère environ l'équivalent de son propre poids en ATP6 chaque jour. Les ATP synthases sont chargées de manipuler l'ATP.

L'ATP est continuellement hydrolysé en ADP et régénéré à partir de l'ADP dans les cellules.

Un groupe triphosphate est attaché à l'atome de carbone 5’ d'un résidu de ribose, un pentose, et l'atome de carbone 1’ est attaché à l'atome d'azote 9’ d'un résidu d'adénine, une base purique, constituant la molécule d'ATP. Le groupe triphosphate contient deux liaisons phosphoanhydride P–O–P qui ont un fort potentiel de transfert et leur rupture par hydrolyse libère une grande quantité d'énergie, ce qui constitue une réaction exergonique. Il est probable que la combinaison d'une réaction exergonique avec une réaction endergonique, qui absorbe de l'énergie, rende cette dernière thermodynamiquement possible. En conséquence, les réactions du métabolisme qui nécessitent un apport d'énergie, telles que les réactions de biosynthèse, qui ne se produisent spontanément que très lentement ou pas du tout, peuvent se dérouler bien plus rapidement dans la cellule.

L'ATP est le précurseur de plusieurs cofacteurs enzymatiques importants, tels que le NAD+ et la coenzyme A. C'est également une coenzyme de transfert de groupes phosphate qui est non covalentement associée aux enzymes de la famille des kinases. Ces derniers jouent un rôle dans la régulation de certaines voies de signalisation cellulaire en phosphorylant des protéines et des enzymes cibles, ce qui régule leur activité, ou en phosphorylant des lipides. L'adénylate cyclase convertit également l'ATP en AMP cyclique. Cela sert de messager secondaire dans les cellules, le métabolisme du glycogène, des glucides et des lipides en général est influencé par des hormones comme le glucagon et l'adrénaline. Les cellules utilisent le rapport entre la concentration d'AMP et d'ATP pour calculer leur charge énergétique, c'est-à-dire la quantité d'énergie dont elles disposent, ce qui leur permet, selon les circonstances, d'orienter leur métabolisme vers la production ou le stockage de l'énergie métabolique. En outre, les ARN polymérases utilisent l'ATP pour traduire l'ADN en ARN ribosomique et en ARN messager.

Le biochimiste allemand Karl Lohmann a découvert l'ATP en 1929, tandis que les biochimistes américain Cyrus Fiske et indien Yellapragada Subbarao l'ont également découvert. Fritz Albert Lipmann, un Allemand, a proposé qu'il sert d'intermédiaire entre les réactions qui libèrent de l'énergie et celles qui en absorbent. Alexander Robert Todd a synthétisé pour la première fois l'ATP en laboratoire en 1948.