ATP는 매우 불안정한 분자입니다. 작업을 수행하는 데 신속하게 사용되지 않는 한 ATP는 자발적으로 ADP와 무기 인산염(P_i)으로 해리되고 이 과정에서 방출되는 자유 에너지는 열로 손실됩니다. ATP 가수분해에 의해 방출되는 에너지는 세포 내부에서 작업을 수행하는 데 사용되며 에너지 결합이라는 전략에 의존합니다. 세포는 ATP 가수분해의 엑세르곤 반응과 엔더곤 반응을 결합하여 진행할 수 있습니다.

ATP를 사용한 에너지 결합의 한 가지 예는 세포 기능에 매우 중요한 막관통 이온 펌프와 관련이 있습니다. 이 나트륨-칼륨 펌프(Na⁺/K⁺ 펌프)는 나트륨을 세포 밖으로 몰아내고 칼륨을 세포 안으로 밀어 넣습니다. 세포의 ATP 중 상당 부분이 이 펌프에 동력을 공급하는 데 사용되는데, 그 이유는 세포 과정이 정기적으로 많은 양의 나트륨을 세포 내로 수입하고 다량의 칼륨을 세포 밖으로 내보내기 때문입니다. 펌프는 나트륨과 칼륨의 세포 농도를 안정화하기 위해 지속적으로 작동합니다. 펌프가 한 사이클(Na⁺ 이온 3개 내보내기 및 K⁺ 이온 2개 포함)을 돌리려면 ATP 분자 1개를 가수분해해야 합니다. ATP가 가수분해되면 감마 인산염이 펌프 단백질로 전달됩니다.

인산기가 분자에 결합하는 이러한 과정을 인산화(phosphorylation)라고 합니다. 대부분의 ATP 가수분해 사례와 마찬가지로 ATP의 인산염은 다른 분자로 전달됩니다. 인산화 상태에서 Na⁺/K⁺ 펌프는 더 많은 자유 에너지를 가지며 구조적 변화를 겪도록 트리거됩니다. 이 변화를 통해 Na⁺를 세포 외부로 방출할 수 있습니다. 그런 다음 세포 외 K⁺와 결합하여 또 다른 구조적 변화를 통해 인산염이 펌프에서 분리되도록 합니다. 이러한 인산염의 방출은 K⁺가 세포 내부로 방출되도록 합니다. 기본적으로 ATP의 가수분해에서 방출되는 에너지는 펌프에 동력을 공급하고 Na⁺ 및 K⁺ 이온을 운반하는 데 필요한 에너지와 결합됩니다. ATP는 인산화를 통해 이러한 기본 형태의 에너지 결합을 사용하여 세포 작업을 수행합니다.

영양소 합성 및 분해와 같은 세포 대사 반응 중에 특정 분자는 반응 시리즈의 다음 단계를 위한 기질이 되기 위해 형태가 약간 변경되어야 하는 경우가 많습니다. 한 가지 예는 세포 호흡의 첫 번째 단계인 해당과정(glycolysis) 동안입니다. 이 첫 번째 단계에서 ATP는 포도당을 인산화하여 에너지는 높지만 불안정한 중간체를 만드는 데 필요합니다. 이 인산화 반응은 인산화된 포도당 분자가 인산화된 설탕 과당으로 전환될 수 있도록 하는 구조적 변화를 촉진합니다. 과당은 해당과정이 진행되기 위해 필요한 중간체입니다. 여기서, ATP 가수분해의 엑세르곤 반응, 포도당 인산화의 엔더곤 반응과 쌍은 경로의 중간 단계를 구성합니다. 다시 한 번, ATP 내에서 인산염 결합을 끊음으로써 방출된 에너지는 다른 분자를 인산화하는 데 사용되어 불안정한 중간체를 생성하고 중요한 구조적 변화를 일으켰습니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, Section 6.4:ATP: Adenosine Triphosphate에서 발췌한 것입니다