ATP היא מולקולה מאוד לא יציבה. אלא אם כן נעשה בו שימוש מהיר לביצוע עבודה, ATP מתנתק באופן ספונטני ל-ADP ולפוספט אנאורגני (P_i), והאנרגיה החופשית המשתחררת במהלך תהליך זה אובדת כחום. האנרגיה המשתחררת על ידי הידרוליזה ATP משמשת לביצוע עבודה בתוך התא ותלויה באסטרטגיה הנקראת צימוד אנרגיה. תאים זוג את התגובה האקסרגונית של הידרוליזה ATP עם תגובות אנדרגוניות, המאפשר להם להמשיך.

דוגמה אחת לצימוד אנרגיה באמצעות ATP קשורה למשאבת יונים טרנסממברנלית החשובה ביותר לתפקוד התאים. משאבת נתרן-אשלגן זו (משאבת Na⁺/K⁺) מוציאה נתרן מהתא ואשלגן לתוך התא. אחוז גדול מה-ATP של התא מושקע בהפעלת המשאבה הזו מכיוון שתהליכים תאיים מייבאים באופן קבוע כמויות גדולות של נתרן לתוך התא ומייצאים כמויות גדולות של אשלגן אל מחוץ לתא. המשאבה פועלת כל הזמן לייצוב ריכוזי נתרן ואשלגן בתאים. על מנת שהמשאבה תסובב מחזור אחד (ייצוא שלושה יוני Na⁺ וייבוא שני יוני K⁺), מולקולה אחת של ATP חייבת לעבור הידרוליזה. כאשר ATP עובר הידרוליזה, הגמא פוספט שלו מועבר לחלבון המשאבה.

תהליך זה של קישור קבוצת פוספטים למולקולה נקרא זרחון. כמו ברוב המקרים של הידרוליזה של ATP, פוספט מ-ATP מועבר למולקולה אחרת. במצב זרחן, למשאבת Na⁺/K⁺ יש יותר אנרגיה חופשית והיא מופעלת לעבור שינוי קונפורמציה. שינוי זה מאפשר לו לשחרר Na⁺ אל מחוץ לתא. לאחר מכן הוא קושר K⁺ חוץ-תאי, אשר, באמצעות שינוי קונפורמציה נוסף, גורם לפוספט להתנתק מהמשאבה. שחרור זה של פוספט גורם ל-K⁺ להשתחרר לחלק הפנימי של התא. בעיקרו של דבר, האנרגיה המשתחררת מההידרוליזה של ATP משולבת עם האנרגיה הדרושה להפעלת המשאבה ולהובלת יוני Na⁺ ו-K⁺. ATP מבצע עבודה תאית באמצעות צורה בסיסית זו של צימוד אנרגיה באמצעות זרחון.

לעתים קרובות במהלך תגובות מטבוליות תאיות, כגון סינתזת חומרי מזון ופירוקם, מולקולות מסוימות חייבות להשתנות מעט בקונפורמציה שלהן כדי להפוך למצעים לשלב הבא בסדרת התגובה. דוגמה אחת היא במהלך גליקוליזה, השלבים הראשונים של נשימה תאית. בשלב ראשון זה, ATP נדרש לזרח גלוקוז, יצירת ביניים אנרגיה גבוהה אך לא יציבה. תגובת זרחן זו מפעילה שינוי קונפורמטיבי המאפשר למולקולת הגלוקוז הזרחני להמיר לפרוקטוז סוכר פוספורילציה. פרוקטוז הוא מתווך הכרחי עבור גליקוליזה להתקדם. כאן, התגובה האקסרגונית של הידרוליזה ATP, יחד עם התגובה האנדרגונית של זרחן גלוקוז מהווה שלב ביניים במסלול. שוב, האנרגיה ששוחררה על ידי שבירת קשר פוספט בתוך ATP שימשה לזרחון מולקולה אחרת, יצירת ביניים לא יציבה והפעלת שינוי קונפורמציה חשוב.

טקסט זה נלקח מתוך Openstax, Biology 2e, Section 6.4:ATP: Adenosine Triphosphate