У ході реакцій енергетичного обміну частина енергії розсіюється у вигляді теплоти, а частина - запасається у високоенергетичних (макроергічних) хімічних зв'язках певних органічних сполук. Такою універсальною речовиною є аденозинтрифосфорна кислота (АТФ). Молекула АТФ - це нуклеотид, який складається із залишків азотистої основи (аденіну), вуглеводу (рибози) та трьох залишків фосфорної кислоти.
Якщо під дією ферменту відщеплюється один залишок фосфорної кислоти, АТФ перетворюється на аденозиндифосфат (АДФ), вивільнюючи близько 42 кДж енергії. Коли від молекули АТФ відщеплюються два залишки фосфорної кислоти, утворюється аденозинмонофосфат (АМФ), при цьому вивільнюється 84 кДж енергії. Молекула АМФ також може розщеплюватися.
Отже, під час розщеплення АТФ виділяється велика кількість енергії, яка використовується для синтезу необхідних організму сполук, підтримання певної температури тіла. З іншого боку, частина енергії, що вивільнюється, витрачається на синтез АТФ із АДФ чи АМФ і молекул фосфорної кислоти, які зв'язуються макроергічнижи зв'язками (виникають між залишками фосфорної кислоти в молекулах АДФ або АТФ). Таким чином, молекули АТФ є універсальним хімічним акумулятором енергії в клітинах.
Хімічна природа макроергічних зв'язків остаточно ще не з'ясована, однак за енергоємністю вони перевершують звичайні у кілька разів.