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图1 ATP结构式
图2 ATP和能量流

  由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成,简称腺三磷或ATP(图1)。水解时释放出能量较多,是生物体内最直接的能量来源。在ATP结构式中,3个串连的磷酸基团分别用α、β、γ标示。α- 磷酸同核糖之间是通过磷酸酯键连接,而α-磷酸同β-磷酸以及β-磷酸同γ-磷酸之间则是通过焦磷酸键连接。 焦磷酸键在形成时需要吸收较高的能量,在其分解逆反应中,也可以释放出相等的能量。例如,由 ATP分解生成腺苷二磷酸(ADP)和磷酸,由ADP分解生成腺苷一磷酸(AMP)和磷酸以及由ATP分解生成AMP和焦磷酸时所释放出的能量分别为每克分子7.5~7.7千卡、6.4千卡和8.6千卡。

  线粒体叶绿体是细胞制造ATP的两个主要场所。在线粒体里,ATP是通过一系列的氧化磷酸化反应合成的。合成1克分子ATP约需15千卡能量。1 克分子的葡萄糖完全氧化可以放出大约686千卡的能量,理论上可供合成45克分子的ATP。实际上线粒体通过氧化1克分子葡萄糖可以得到36~38克分子的ATP,可见其利用能量的效率是很高的。 叶绿体则是通过光合磷酸化反应来合成ATP。即叶绿体吸收光量子后将它用于进行希尔反应及偶联磷酸化反应由烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADP+)、ADP、无机磷酸(Pi)和水反应生成还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)、ATP,氢离子(H+)和氧气。 由一个NADP+生成1个NADH需要 4个光量子,但形成一个NADPH偶联产生的ATP数目前尚未完全肯定,大致有1、1.33和2三种说法。

  细胞从光量子或氧化有机物获取能量以生成 ATP分子,再通过ATP使其他分子磷酸化进行能量转移以推动生物体内的各种需能反应和实现细胞的各种功能活动。因此,人们把ATP看作是细胞里的“能量通货”(图2)。

  ATP 还是合成生物体内许多重要物质的原料。可作为腺苷酸组分合成核糖核酸(RNA) 和腺苷酸的衍生物(见核苷酸);提供磷酸基以合成D-葡萄糖、D-果糖、D-甘露糖和D-核糖等糖类的一磷酸或二磷酸衍生物,合成磷酸胆碱以及对某些蛋白质的磷酸化;提供无机焦磷酸以合成某些焦磷酸衍生物,如由核糖-5-磷酸与ATP反应合成α-D-5'-磷酸核糖-1'-焦磷酸。

  参考书目

  R.J.William & E.M.Lansford Jr., The Encyclopedia of Biochemistry, Reinhold Publishing Corp., New York, 1967.

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