三磷酸腺苷
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| 三磷酸腺苷 (ATP) | |
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| IUPAC名 [[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-aminopurin-9-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methoxy-hydroxyphosphoryl] phosphono hydrogen phosphate[1] | |
| 识别 | |
| CAS号 | 56-65-5 
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| PubChem | 5957 |
| ChemSpider | 5742 |
| SMILES |
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| InChI |
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| InChIKey | ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUBG |
| ChEBI | 15422 |
| DrugBank | DB00171 |
| KEGG | C00002 |
| IUPHAR配体 | 1713 |
| 性质 | |
| 化学式 | C10H16N5O13P3 |
| 摩尔质量 | 507.18 g·mol−1 |
| 密度 | 1.04 g/cm3（二钠盐） |
| 熔点 | 187 °C（二钠盐）分解 |
| pKa | 6.5 |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
三磷酸腺苷（英语：adenosine triphosphate、縮寫：ATP）；也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸、腺嘌呤三磷酸核糖核苷酸，在生物化学中是一种核苷酸，作为细胞内能量传递的“能量货币”，储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鸟嘌呤二核苷酸，在DNA进行转录时可做为替补。
化学性质
[编辑]ATP由腺苷和三个磷酸基所组成，化学式C10H16N5O13P3，结构简式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三个磷酸基团从腺苷开始被编为α、β和γ磷酸基。ATP的化学名称为5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基腺嘌呤，或者5'-三磷酸-9-β-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。
ATP在非缓冲水溶液中不稳定，会水解为ADP和磷酸。这是因为ATP分子中的P-O-P键比形成的磷酸键能小，且产生了产物间和水间的氢键释放能量，使得反应放热而自发进行。在ATP与ADP的水溶液的化学平衡中，ATP最终会几乎完全转化为ADP。在达到平衡以前，发生该水解反应整个系统吉布斯能变化量小于零，这意味着该体系可以对外界做非体积功。事实上，活细胞会通过呼吸作用维持ATP的浓度在ADP的五倍左右。在这种条件下，ATP水解提供的能量足以供其合成代谢所需。[2][3]
生物合成
[编辑]在细胞中ATP的摩尔浓度通常是1-10mM。[4] ATP可通过多种细胞途径产生。最典型的如在粒线体中通过氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成，或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。ATP合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在细胞质基质中产生2分子丙酮酸同时产生2分子ATP，最终在粒线体中通过三羧酸循环（或称柠檬酸循环）产生最多32分子ATP。脂肪酸氧化分解进入柠檬酸循环，长链脱除也可以用于氧化磷酸化分解产生ATP，一般为108个ATP(软脂酸)。
糖解途径
[编辑]在糖解途径（Glycolytic Pathway）中，一个葡萄糖分子被分解，反应过程中生成两个ATP分子，反应式为：
- C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+
两分子ATP其实是净产出量，实际上糖酵解作用能令一分子葡萄糖产出四分子ATP，但在此之前葡萄糖还需要消耗两分子的ATP。
三羧柠檬酸循环途径(又名"柠檬酸循环")
[编辑]
在线粒体中，丙酮酸被氧化为乙酰辅酶A，经精确控制的“燃烧”会产生总和为两个ATP分子的能量。 三羧酸循环（柠檬酸循环）全部反映的总和可表示为：
- Acetyl-CoA + 3 NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2 H2O → CoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2 + GTP + 2 CO2
β-氧化
[编辑]脂肪酸也可以由β-氧化分解为乙酰辅酶A，一样进入柠檬酸循环产生能量。每个β-氧化的循环还为乙酸长链脱去两个碳原子并制造各一个NADH和FADH2分子，也可以用于氧化磷酸化分解产生ATP，因为脂肪酸氧化可以重复多次，能量产量更大。
无氧分解
[编辑]无氧分解或称发酵是和糖酵解有些相似的过程。这个过程需要在没有氧气作为电子受体时产生能量。在大部分真核生物体内，葡萄糖同时被作为能量储存单位和电子供体。从葡萄糖分解为乳酸的方程式为：
- C6H12O6 2CH3CH(OH)COOH + 2 ATP
ATP循环
[编辑]人体每天的能量需要水解100-150摩尔的ATP，即相当于50至75千克这么多。这意味着人一天将要分解掉相当于他体重的ATP。但人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔（51克左右），所以每个ATP分子每天要被重复利用1000-1500次。ATP不能被储存，因为ATP在合成后必须于短时间内被消耗。[5]
ATP检测
[编辑]由于所有存活的生物（包括微生物）体内都含ATP，而其含量几乎十分稳定，所以于环境中采集标本并计量ATP含量，可以间接反映环境中微生物的数量。这对于餐饮业、食品制造及加工业（如奶制品厂）、医疗业等对微生物控制比较着紧的行业，ATP测量提供了一个十分便利方案。[6] ATP估量只要数分钟就可完成，相反，传统的细菌培养测试动辄要2至4天才完成，届时受污染产品已流出市面。ISO 22000食品安全管理系统的危害分析重要管制点 (HACCP)体系都建议使用这即时评估方法。
其它三磷酸苷
[编辑]活细胞中也有其他的高能三磷酸盐如三磷酸鸟苷。能量可以在这些三磷酸盐和ATP中由磷酸激酶催化反应之类的反应转移：当磷酸键被水解的时候能量就会被释放。这种能量可以被多种酶、肌动蛋白和运输蛋白用于细胞的活动。水解还会生成自由的磷酸盐和二磷酸腺苷。二磷酸腺苷又可以被进一步水解为另一个磷酸离子和一磷酸腺苷。ATP也可以被直接水解为一磷酸腺苷和焦磷酸盐，这个反应在水溶液中是高效的不可逆反应。
ADP与GTP的反应
[编辑]ATP可能会被作为纳米技术和灌溉的能源。人工心脏起搏器可能受益于这种技术而不再需要电池提供动力。
参见
[编辑]核糖核苷酸
[编辑] 单磷酸腺苷 AMP |
 二磷酸腺苷 ADP |
 三磷酸腺苷 ATP |
 单磷酸鸟苷 GMP |
 二磷酸鸟苷 GDP |
 三磷酸鸟苷 GTP |
 单磷酸胸苷 TMP |
 二磷酸胸苷 TDP |
 三磷酸胸苷 TTP |
 单磷酸尿苷 UMP |
 二磷酸尿苷 UDP |
 三磷酸尿苷 UTP |
 单磷酸胞苷 CMP |
 二磷酸胞苷 CDP |
 三磷酸胞苷 CTP |
去氧核糖核苷酸
[编辑] 单磷酸去氧腺苷 dAMP |
 二磷酸去氧腺苷 dADP |
 三磷酸去氧腺苷 dATP |
 单磷酸去氧鸟苷 dGMP |
 二磷酸去氧鸟苷 dGDP |
 三磷酸去氧鸟苷 dGTP |
 单磷酸去氧胸苷 dTMP |
 二磷酸去氧胸苷 dTDP |
 三磷酸去氧胸苷 dTTP |
 单磷酸去氧尿苷 dUMP |
 二磷酸去氧尿苷 dUDP |
 三磷酸去氧尿苷 dUTP |
 单磷酸去氧胞苷 dCMP |
 二磷酸去氧胞苷 dCDP |
 三磷酸去氧胞苷 dCTP |
参考资料
[编辑]- ^ 存档副本. [2018-01-06]. （原始内容存档于2018-01-06）.
- ^ Ferguson, S. J.; Nicholls, David; Ferguson, Stuart. Bioenergetics 3 3rd. San Diego: Academic. 2002. ISBN 0-12-518121-3.
- ^ 林海斌. 是断键释能？还是水解释能？——ATP的能量来源. 《化学教学》. 2009年1月: 74–76.
- ^ Beis I.，和Newsholme E.A.，（1975）。
- ^ Fuhrman B P; Zimmerman J J. Pediatric Critical Care (Fourth Edition). Elsevier Health Sciences. 2011: 1061.
- ^ 存档副本. [2014-01-14]. （原始内容存档于2014-01-15）.
