的ATP（三磷酸腺苷）是由腺嘌呤，核糖和三个磷酸基团的环形成的高能量键的有机分子。它在新陈代谢中起着根本作用，因为它传递了维持一系列细胞过程有效运行所必需的能量。
众所周知，“能量货币”一词很容易形成和使用，可以快速“支付”需要能量的化学反应。
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尽管肉眼可见的分子小而简单，但它在其键中存储了大量能量。磷酸基团带有负电荷，这些电荷不断排斥，使其成为易断裂的不稳定键。
ATP的水解是由于水的存在导致分子分解。通过该过程，所包含的能量被释放。
ATP的主要来源有两个：底物水平的磷酸化和氧化磷酸化，后者是细胞最重要和最常用的。
氧化磷酸化与线粒体中FADH 2和NADH + H +的氧化耦合，并且底物水平的磷酸化发生在电子传输链的外部，例如糖酵解和三羧酸循环。
从蛋白质合成到运动，该分子负责为细胞内部发生的大多数过程提供必需的能量。另外，它允许分子通过膜运输并在细胞信号传导中起作用。
结构体
顾名思义，ATP是具有三个磷酸酯的核苷酸。它的特殊结构，特别是两个焦磷酸盐键，使其成为一种富含能量的化合物。它由以下元素组成：
-含氮碱，腺嘌呤。氮碱是在其结构中包含一个或多个氮的环状化合物。我们还发现它们是核酸，DNA和RNA中的成分。
-核糖位于分子的中心。它是一种戊糖型糖，因为它有五个碳原子。其化学式为C 5 H 10 O 5。核糖的碳1连接到腺嘌呤环上。
-三个磷酸盐自由基。最后两个是“高能键”，在图形结构中用倾斜符号〜表示。磷酸基团是生物系统中最重要的基团之一。从最接近到最远，这三个组称为alpha，beta和gamma。
此链接非常不稳定，因此当身体的生理条件允许时，它会快速，轻松且自发地分裂。发生这种情况是因为三个磷酸基团的负电荷不断地试图彼此远离。
特征
ATP在几乎所有活生物体的能量代谢中起着不可或缺的作用。由于这个原因，它通常被称为能源货币，因为它可以在短短几分钟内被持续消耗和补充。
除了充当磷酸盐供体外，ATP还直接或间接为数百个过程提供能量。
通常，ATP在细胞内部发生的过程中充当信号分子，它必须合成DNA和RNA的成分，并且对于其他生物分子的合成，它通过膜等。
ATP的用途可分为以下主要类别：分子通过生物膜的转运，各种化合物的合成以及最后的机械功。
ATP的功能非常广泛。此外，它涉及到太多的反应，以至于不可能全部列出它们。因此，我们将讨论三个具体示例，以举例说明上述三种用途。
钠和钾跨膜运输的能量供应
细胞是高度动态的环境，需要保持特定的浓度。大多数分子不会随机或偶然进入细胞。为了使分子或物质进入，它必须通过其特定的转运蛋白进入。
转运蛋白是跨膜蛋白，可作为细胞的“守门人”，控制物质的流动。因此，该膜是半透膜的：它允许某些化合物进入而其他则不允许。
钠钾泵是最著名的运输工具之一。该机制被归为主动传输，因为离子的运动是针对其浓度而发生的，而进行这种运动的唯一方法是将能量以ATP的形式引入系统。
据估计，细胞中形成的ATP的三分之一用于保持泵处于活动状态。钠离子不断地从细胞中抽出，而钾离子则以相反的方向被抽出。
从逻辑上讲，ATP的使用不仅限于钠和钾的转运。还有其他离子，例如钙，镁等，需要这种能量货币才能进入。
参与蛋白质合成
蛋白质分子由氨基酸组成，通过肽键连接在一起。要形成它们，需要打破四个高能键。换句话说，为了形成平均长度的蛋白质，必须水解大量的ATP分子。
蛋白质合成发生在称为核糖体的结构中。它们能够解释信使RNA所具有的代码，并将其翻译为氨基酸序列，即ATP依赖性过程。
在最活跃的细胞中，蛋白质合成最多可指导这项重要工作中合成的ATP的75％。
另一方面，细胞不仅合成蛋白质，还需要脂质，胆固醇和其他必需物质，为此，它需要ATP键中包含的能量。
为运动提供能量
机械功是ATP最重要的功能之一。例如，为了使我们的身体能够进行肌肉纤维的收缩，需要大量的能量。
在肌肉中，由于蛋白质具有重组形成蛋白质的能力，因此化学能可以转化为机械能。这些结构的长度被修改，缩短，从而产生了张力，该张力转化为运动的产生。
在其他生物中，由于ATP的存在，细胞的运动也会发生。例如，纤毛和鞭毛的移动允许某些单细胞生物的移位通过使用ATP发生。
另一种特殊的运动是阿米巴运动，它涉及假足在细胞末端的突出。几种细胞利用这种运动机制，包括白细胞和成纤维细胞。
就生殖细胞而言，运动对于胚胎的有效发育至关重要。胚胎细胞从其起源位置到必须起源特定结构的区域移动很重要的距离。
水解
ATP的水解反应涉及通过水的存在使分子分解。反应表示如下：
ATP +水⇋ADP + P i +能量。其中，术语P i是指无机磷酸基团，而ADP是二磷酸腺苷。注意该反应是可逆的。
ATP的水解是一种涉及大量能量释放的现象。任何焦磷酸盐键的断裂导致每摩尔释放7kcal-特别是从ATP到ADP释放7.3和从ATP产生单磷酸腺苷（AMP）的8.2。这相当于每摩尔ATP 12,000卡路里。
为什么会发生这种能量释放？
因为水解产物比初始化合物（ATP）稳定得多。
应该提到的是，仅在焦磷酸键上发生的水解会引起ADP或AMP的形成，从而导致大量能量的产生。
除了具有大量能量的无机焦磷酸盐的水解以外，分子中其他键的水解不能提供那么多的能量。
这些反应释放的能量用于在细胞内部进行代谢反应，因为这些过程中的许多过程都需要能量才能发挥作用，无论是在降解途径的初始阶段还是在化合物的生物合成中。 。
例如，在葡萄糖代谢中，初始步骤涉及分子的磷酸化。在以下步骤中，将生成新的ATP，以获得正的净利润。
从能量的角度来看，还有其他分子的释放能量大于ATP的释放能量，包括1,3-双磷酸甘油酸酯，氨基甲酸酯磷酸，肌酸酐磷酸酯和磷酸烯醇丙酮酸酯。
获得ATP
ATP可以通过两种途径获得：氧化磷酸化和底物水平的磷酸化。前者需要氧气，而后者则不需要。大约95％形成的ATP发生在线粒体中。
氧化磷酸化
氧化磷酸化涉及两个阶段的营养物氧化过程：从维生素中获得还原的辅酶NADH和FADH 2。
这些分子的还原需要使用营养物中的氢。在脂肪中，与肽或碳水化合物相比，由于辅酶在结构中具有大量的氢，因此辅酶的产生非常显着。
尽管辅酶产生有几种途径，但最重要的途径是克雷布斯循环。随后，还原的辅酶集中在线粒体中的呼吸链中，从而将电子转移到氧气中。
电子传输链由一系列膜耦合蛋白组成，这些蛋白将质子（H +）泵送到外部（见图）。这些质子通过另一种蛋白质ATP合酶再次进入并穿过膜，该蛋白质负责ATP的合成。
换句话说，我们必须减少辅酶，更多的ADP和氧气产生水和ATP。
资料来源：由Bustamante Yess提供，来自Wikimedia Commons
底物水平的磷酸化
底物水平的磷酸化作用不如上述机制重要，并且由于它不需要氧分子，因此通常与发酵有关。这样，尽管速度非常快，但几乎不消耗能量，如果将其与氧化过程进行比较，它的能量将减少约十五倍。
在我们体内，发酵过程发生在肌肉层面。该组织可以在没有氧气的情况下发挥功能，因此葡萄糖分子可能会降解为乳酸（例如，当我们进行一些详尽的体育活动时）。
在发酵中，最终产品仍然具有可以提取的能量潜力。在肌肉中发酵的情况下，乳酸中的碳与初始分子葡萄糖的还原水平相同。
因此，通过形成具有高能键的分子，包括1，3-双磷酸甘油酸酯和磷酸烯醇丙酮酸酯，来产生能量。
例如，在糖酵解中，这些化合物的水解与ATP分子的产生有关，因此称为“底物水平”。
ATP循环
ATP从不存储。它处于使用和合成的连续循环中。这在形成的ATP及其水解产物ADP之间建立了平衡。
资料来源：Muessig，来自Wikimedia Commons
其他能量分子
ATP不是存在于细胞代谢中的唯一由核苷二磷酸组成的分子。有许多结构类似于ATP的分子具有相似的能量行为，尽管它们不如ATP流行。
最突出的例子是GTP，三磷酸鸟苷，用于众所周知的克雷布斯循环和糖异生途径。其他较少使用的是CTP，TTP和UTP。
参考文献
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