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ATP可通過多種細胞途徑產生。最典型的如在線粒體中通過氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成，或者在植物的葉綠體中通過光合作用合成。細細胞內約90％的能量ATP都由粒線體產生，而為了產生ATP，粒線體必須消耗氧氣。

 1957 年，首次在神經細胞膜上尋找分解 ATP 的酵素，而且證明這個分解 ATP 酵素與鈉離子、鉀離子進出細胞的功能有密切關係。