АТФ — это основной и универсальный источник энергии в живых системах. Благодаря нему происходит распространение нервного импульса, химический синтез, образование ферментов и много чего еще.

Для работы мышц АТФ — это вообще единственный прямой источник энергии. Любые другие реакции, высвобождающие энергию, не обеспечивают сокращение напрямую, а служат только для восстановления АТФ. По сути, заряжают его как аккумулятор.

Название АТФ — это сокращение от АденозинТриФосфа́т или АденозинТриФосфорная кислота.

Аденозин - это основание, состоящее из аденина и рибозы. А ТриФосфат — это три фосфатные группы. Одна связана с аденозином, а две другие присоединены последовательно. И именно в этих связях фосфатных остатков запасается энергия. Такие связи называют макроэргическими (или высокоэнергетическими). Две крайние обладают бОльшим запасом энергии (по несколько десятков кДж), последняя - меньшим.

Такими макроэргами с тремя фосфатами и энергией их связей могут быть и другие соединения, например ГТФ, ЦТФ, УТФ. Это тоже нуклеозидТриФосфаты, но вместо аденозина у них другие основания, и участвуют они преимущественно в синтезе ДНК, РНК и подобных локальных реакциях, а энергию непосредственно для мышечной работы обеспечивает именно АТФ.

Для высвобождения энергии, разрыва фосфатной связи, АТФ должен пройти реакцию гидролиза, катализатором (стартером) которого служит АТФаза. Как и АТФ, она имеется во всех местах клетки, где требуется энергия. Например, на головках миозина и кальциевых насосах саркоплазматического ретикулума.

В реакции гидролиза (гидро – вода, лизос — расщепление — реакция расщепления проходит с участием воды), АТФ расщепляется на АДФ (АденозинДи(Два)Фосфат) и свободный фосфат, также упоминаемый как неорганический фосфат (Ф_н / P_i).
При этом, высвобождается энергия и вырабатывается тепло.

Точно также АДФ может высвободить энергию через гидролиз, разорвав вторую фосфатную связь. В этом случае образуется АМФ (АденозинМоноФосфат).

Когда АТФ совсем в дефиците, может быть разорвана и последняя фосфатная связь, в этом случае остается только аденозин.

Молекулы свободного аденозина, для организма — это один из химических сигналов о существенном утомлении. Чем больше их образуется и связывается с соответствующими рецепторами — тем большую усталость мы чувствуем.

Здесь важно понимать, что чувство усталости, приходит значительно раньше, чем наступает реальное истощение. Это наша защитная система от переутомления.

Но организм можно обмануть, залезая в резерв энергии без ощущения усталости. По этому принципу действует кофеин. Молекулы кофеина могут связываться с аденозиновыми рецепторами, но такая связь не ведет к запуску сигнала об утомлении. При этом, кофеин блокирует рецепторы для аденозина и усталость не наступает.

В работе актин-миозиновых мостиков у гидролиза АТФ очень высокий КПД, непосредственно в механическую работу переходит ~50% энергии. И это значительно выше чем у практически любого химического двигателя.

Другие же 50%, по закону сохранения энергии, уходят в образование тепла.
Но, если брать в расчет расходы АТФ не только на работу АМ мостиков, но и на другие связанные процессы, в том числе такие как различные потери ионов, рассеивание энергии в соединительных тканях, то расходы на образование тепла составят уже около 70—80% энергии, затрачиваемой на сокращение.

То есть, тепла от работы мышц образуется много. Именно поэтому мы согреваемся во время физической работы. Тем больше, чем больший объем мышц задействован.

С этим же связано рефлекторное дрожание на холоде - это автоматические сокращения мышц. И это же причина некоторого одеревенения мышц на холоде - в них повышается непроизвольный тонус (количество постоянно работающих мышечных волокон).

В физиологии, тепло создаваемое при непосредственно мышечном сокращении называют начальной теплотой, а при последующих процессах завершения реакций, прежде всего ресинтеза АТФ – теплотой восстановления.

В норме, содержание АТФ относительно постоянно, и менять его запас практически невозможно.

Избыток АТФ может вызвать торможение миозиновой АТФ-азы, замедлить сокращение. В биологии торможение избытком называется — субстратное ингибирование.

Недостаток же АТФ тоже приводит к замедлению сокращения, а при падении критического уровня, из-за обесточивания Са2+ насосов и невозможности размыкания АМ мостиков, происходят те или иные мышечные спазмы.

В общем, на запас АТФ мы влиять не можем. А хватает его всего на несколько секунд работы. И потому, организм непрерывно ресинтезирует, восстанавливает расходуемый АТФ за счет энергии различных питательных веществ, особенно жиров и углеводов.
Вообще, по большому счету, все что мы едим и вдыхаем нужно именно для того, чтобы ресинтезировать АТФ.

При распаде этих веществ, часть энергии запасенная в их химических связях, освобождается. И обеспечивает образование новой связи между АДФ и фосфатом.

Циклы расхода и восстановления АТФ происходят непрерывно, обеспечивая энергией не только мышцы, но и всю работу организма.

Причем, принято считать что в среднем, за сутки организм человека расходует и ресинтезирует массу АТФ эквивалентную массе всего тела.