ATP - 三磷酸腺苷

所有生物都需要适当水平的能量才能生存。在这种情况下，ATP 这种重要的生物化合物就发挥了作用。 ATP 代表 三磷酸腺苷 ，大多数细胞活动，如神经脉冲传播、冷凝物溶解、肌肉收缩和化学合成，都是由三磷酸腺苷在与其他生物化合物水解时提供的能量进行的。所有活细胞都使用 ATP 作为其主要能量来源。氧、碳、氮、氢和磷都是构成 ATP 的元素。由于不稳定、高能量的键，它很容易水解并释放出大量的能量。

ATP 的作用是什么？

三磷酸腺苷在体内执行以下三个主要活动，因为它使化学物质（如钠、钙和钾）在细胞膜中移动。蛋白质和胆固醇等化学分子的产生也需要 ATP。正如我们前面讨论的，它也作为体力活动的能量来源，例如肌肉收缩。

ATP 的结构

我们可以仅通过三磷酸腺苷的名称来简要了解其结构。腺苷由两个元素组成，即 腺嘌呤和核糖，而三磷酸酯 表示三个串联结合的磷酸基团。 腺嘌呤、核糖和三个量的磷酸盐构成了 ATP。串联结合的磷酸盐形成高能键，并在水解中发挥重要作用。

在进一步学习之前需要理解的术语

除了 ATP 之外，在讨论其工作原理时还会遇到一些术语。让我们看看这些术语。

• 磷酸酸酐键： 一种 高能键，由三个磷酸基团与腺嘌呤和核糖糖结合形成最终的三磷酸腺苷，直到磷酸酸酐键没有断裂。这意味着它储存了大量的能量。
• 水解： 水解是一种代谢活动，其中通过打破三磷酸腺苷的高能 磷酸酸酐键 来释放分子能量。当需要释放更多能量时，可以进一步与 ADP 和 AMP 进行水解。
• ADP： ADP，二磷酸腺苷，是在第三个磷酸盐水解后形成的，即从 ATP 结构中破坏一个磷酸酸酐键。这导致某些活动中能量的损失。
• AMP： AMP，一磷酸腺苷，在这个阶段，能量保持在最低水平，并且在 ADP 水解时形成，其中剩余的一个磷酸酸酐键消失。

ATP 的工作原理

正如我们上面讨论的，ATP 负责消耗能量的所有活动。它在生物反应中储存和释放能量。这是一个循环过程，其中能量根据需求重新获得，并储存起来用于未来的活动，在这些活动中，能量一旦释放就需要。

ATP 分子的高能量含量是由于其两个高能量磷酸键，称为磷酸酸酐键。在 ATP 的第三个磷酸基团水解过程中，会释放出二磷酸腺苷 (ADP) 和无机磷酸盐，以及大量的能量。

ADP 可以吸收能量并恢复来自制造 ATP 分子的基团，以确保稳定的 ATP 浓度。类似地，当通过进一步的水解过程从 ADP 中提取一个磷酸盐以产生一磷酸腺苷时，就会释放能量。然后可以通过创建新的磷酸酸酐键将储存在 AMP 中的能量再生为 ADP 或 ATP。ADP、AMP 和 ATP 在整个细胞中不断代谢，因为它们参与生物活动以支持细胞的生命。

ATP 的作用

ATP 的主要功能是提供能量。它传递能量的方法如下所示。

1. 能量来源。
2. 一个 ATP 分子释放的能量约为 30kJ (mol-1)。
3. 从 ATP 分子中释放少量能量以避免细胞破坏。
4. 释放的能量被细胞用于代谢，其他 ATP 依赖性过程 包括主动运输、肌肉收缩和糖酵解。

产生 ATP 的方法

通常，可以通过四种方法产生 ATP 以执行细胞的基本功能。让我们简要介绍一下这些方法。

1. 有氧呼吸： ATP 可以通过有氧呼吸的方法形成。它使用葡萄糖来产生三磷酸腺苷，并且该过程需要氧气。
2. β-氧化： 将脂类（血液中的脂肪）转化为能量称为 β-氧化，并且该过程会产生 ATP。β-氧化也在线粒体中进行，并且与将 ATP 转化为 AMP 有关，此时会损失大量能量。
3. 糖酵解： 糖酵解是几乎所有生物体中都存在的一种 ATP 生成方式。在这个厌氧葡萄糖分解代谢过程中，一个葡萄糖分子被转化为两个丙酮酸，并且还产生两个 ATP 分子。之后，身体的许多功能使用这些分子作为能量。真核生物或具有膜结合细胞核的生物体的胞质溶胶是糖酵解发生的地方。
4. 氧化磷酸化： 氧化磷酸化是有机体中 ATP 的主要生成器，占葡萄糖产生的 30 个 ATP 分子中的 26 个。当电子从称为 NADH 或 FADH 的物质移动到氧气时，就会产生 ATP。

结论

在本文中，我们简要讨论了 ATP，即三磷酸腺苷。我们研究了主要功能及其结构。我们了解到，当三磷酸酯的高能键（即磷酸酸酐键）断裂时，就会释放能量，以满足细胞活动期间对能量的需求。此外，ATP 可以通过重新获得高能键来储存能量，以满足未来的需求。