背景及概述

5'-三磷酸腺苷也稱作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸、腺嘌呤三磷酸核糖核苷酸，在生物化學(xué)中是一種核苷酸，作為細(xì)胞內(nèi)能量傳遞的“能量貨幣”，儲(chǔ)存和傳遞化學(xué)能。在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鳥(niǎo)嘌呤二核苷酸，在DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時(shí)可做為替補(bǔ)。

化學(xué)性質(zhì)

5'-三磷酸腺苷由腺苷和三個(gè)磷酸基所組成，化學(xué)式C10H16N5O13P3，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三個(gè)磷酸基團(tuán)從腺苷開(kāi)始被編為α、β和γ磷酸基。ATP的化學(xué)名稱為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。在非緩沖水溶液中不穩(wěn)定，會(huì)水解為ADP和磷酸。這是因?yàn)锳TP分子中的P-O-P鍵比形成的磷酸鍵能小，且產(chǎn)生了產(chǎn)物間和水間的氫鍵釋放能量，使得反應(yīng)放熱而自發(fā)進(jìn)行。在ATP與ADP的水溶液的化學(xué)平衡中，ATP最終會(huì)幾乎完全轉(zhuǎn)化為ADP。在達(dá)到平衡以前，發(fā)生該水解反應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)吉布斯能變化量小于零，這意味著該體系可以對(duì)外界做非體積功。事實(shí)上，活細(xì)胞會(huì)通過(guò)呼吸作用維持ATP的濃度在ADP的五倍左右。在這種條件下，ATP水解提供的能量足以供其合成代謝所需[1]。

圖1 5'-三磷酸腺苷的性狀圖

生物合成

在細(xì)胞中5'-三磷酸腺苷的摩爾濃度通常是1-10mM。5'-三磷酸腺苷可通過(guò)多種細(xì)胞途徑產(chǎn)生。最典型的如在線粒體中通過(guò)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(guò)光合作用合成。5'-三磷酸腺苷合成的主要能源為葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中產(chǎn)生2分子丙酮酸同時(shí)產(chǎn)生2分子5'-三磷酸腺苷，最終在線粒體中通過(guò)三羧酸循環(huán)（或稱檸檬酸循環(huán)）產(chǎn)生最多32分子5'-三磷酸腺苷。脂肪酸氧化分解進(jìn)入檸檬酸循環(huán)，長(zhǎng)鏈脫除也可以用于氧化磷酸化分解產(chǎn)生5'-三磷酸腺苷。

參考文獻(xiàn)

[1]林海斌. 是斷鍵釋能？還是水解釋能？——ATP的能量來(lái)源. 《化學(xué)教學(xué)》. 2009年1月: 74–76.