腺嘌呤核苷三磷酸（AdenosineTriphosphate，简称ATP）是所有已知生命体内最核心的能量载体与代谢中间体，被称为“生命的能量货币”。它在能量转化、物质合成、信号传导及细胞稳态维持中发挥核心作用，是生物体代谢与生长的基础。

ATP由三部分组成：

①腺嘌呤（Adenine）——一种含氮嘌呤碱基；

②核糖（Ribose）——五碳糖，与腺嘌呤结合形成腺苷；

③三分子磷酸基团（Triphosphate）——以两个高能磷酸键（P–O–P）相连。

其化学式为 C10H16N5O13P3，相对分子质量约507.18。ATP结构中末端两个磷酸键为高能键，在水解为腺嘌呤核苷二磷酸（ADP）或腺嘌呤核苷一磷酸（AMP）时可释放大量自由能。在生理条件下，ATP多与Mg2+形成络合物存在，称为Mg-ATP复合物，以减少分子内电荷斥力、提高酶促反应效率。

ATP为白色结晶粉末，易溶于水。其水溶液在常温下不稳定，易因酯键水解而失活；酸性、碱性、高温及磷酸酶的存在都会加速分解。在细胞中，ATP的稳态依赖于持续的合成与消耗过程，其半衰期很短。

细胞能量代谢的现代研究始于20世纪初对肌肉化学的探索。1927年，Cyrus H. Fiske与YellapragadaSubbaRow发现磷酸肌酸，揭示其在肌肉收缩与能量缓冲中的作用，引发了对高能磷酸化合物的系统研究。随后，Otto Meyerhof等人鉴定磷酸精氨酸并证明高能磷酸键水解释放能量，为理解细胞能量储存形式奠定基础。1929年，Karl Lohmann首次从动物组织中分离并鉴定ATP。

20世纪30年代，Meyerhof、Jakub Parnas与Otto Warburg等人阐明了糖酵解过程中ATP生成与关键放能反应偶联的生化机制，确立了ATP在代谢途径中的核心角色。1941年，Fritz A. Lipmann系统提出“高能磷酸键”概念，明确ATP为细胞能量储存与传递的中心分子；同期，Vladimir A. Engelhardt发现肌球蛋白具有ATP酶活性，将ATP水解与肌肉收缩直接联系起来。1961年，Peter Mitchell提出化学渗透假说，阐明氧化磷酸化与光合作用中ATP合成的驱动力。此后，Paul D. Boyer与JohnE. Walker通过生物化学与结构生物学研究揭示ATP合酶催化机制，从分子层面完成了对ATP合成与水解循环的解释。由此，ATP作为细胞“能量货币”的地位最终得以确立，并奠定了现代生物能学的基础。

ATP在细胞中通过多种途径合成，并通过水解为生命活动提供能量，构成一个动态循环。

（1）底物水平磷酸化：在糖酵解和三羧酸循环等代谢途径中，ADP直接接受底物分子上的高能磷酸基团生成ATP。

（2）氧化磷酸化：真核细胞主要在线粒体中通过电子传递链驱动ATP合酶合成ATP，是需氧生物能量代谢的主要途径。

（3）光合磷酸化：在植物叶绿体及蓝藻中，光能驱动光合电子传递链，从而合成ATP。

ATP水解释放能量的核心反应为：ATP + H2O → ADP + Pi + 能量。需要强调的是，ATP并非长期储能分子（如脂肪、糖原），而是细胞的瞬时能量中介—生物能量通过ATP/ADP循环实现快速转移与动态维持。

（1）肌肉收缩：ATP为肌球蛋白与肌动蛋白的滑动提供能量。

（2）主动跨膜运输：Na+/K+-ATPase等离子泵利用水解ATP获得的能量逆浓度梯度运输离子。

（3）生物合成：多数生物大分子（如蛋白质、核酸）的合成都依赖ATP提供能量或活化底物。

（4）信号传导：ATP是第二信使环磷腺苷（cAMP）的直接前体；同时作为蛋白激酶的磷酸基团供体。

（1）细胞维持ATP/ADP/AMP动态平衡以保证代谢稳态。

（2）腺苷酸激酶催化反应：2ADP⇌ ATP + AMP，快速平衡腺苷酸池。

（3）AMP激活的蛋白激酶（AMPK）是核心的能量感受器。当细胞能量状态低下时，AMPK被激活，进而促进分解代谢以产生ATP，同时抑制合成代谢以减少能量消耗。

（1）动物细胞：以线粒体氧化磷酸化为主要途径。

（2）植物细胞：除线粒体途径外，还拥有叶绿体光合磷酸化这一独特的ATP来源。

（3）微生物：具有多样的能量代谢策略，包括发酵、无氧呼吸等，以适应不同环境。

荧光素酶生物发光法：利用萤火虫荧光素酶体系，其发光强度与ATP浓度成正比，检测灵敏度高，广泛应用于细胞活性检测。

ATP代谢异常与多种疾病密切相关：

（1）线粒体功能障碍：导致ATP合成不足，引发肌无力、代谢综合征及多种神经退行性疾病。

（2）缺血/再灌注损伤：如心肌梗死、脑卒中时，组织缺氧导致ATP水平骤降，引发细胞坏死。

（3）肿瘤代谢重编程：癌细胞常表现为“瓦伯格效应”（Warburg Effect），即偏好进行高效的糖酵解来快速产生ATP。

(1)ATP生物发光检测：用于评价细胞活性、药物细胞毒性和微生物污染。

(2)ATP受体靶向药物研发：P2受体的拮抗剂或激动剂被用于治疗疼痛、炎症等疾病。

ATP作为生化试剂，应在-20 ℃、干燥避光的条件下保存；其水溶液应使用中性缓冲液配制，并分装冻存，避免反复冻融以防止水解失活。