[科普中國]-腺嘌呤核苷三磷酸

腺嘌呤核苷三磷酸（簡稱三磷酸腺苷）是一種不穩(wěn)定的高能化合物，由1分子腺嘌呤，1分子核糖和3分子磷酸基團組成。又稱腺苷三磷酸，簡稱ATP。

腺苷三磷酸（ATP adenosine triphosphate）是由腺嘌呤、核糖和3個磷酸基團連接而成，水解時釋放出能量較多，是生物體內(nèi)最直接的能量來源。

基本信息別名：三磷酸腺苷

英文名：5'-Adenylate triphosphate；Adenosine 5'-triphosphate；

[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-Aminopurin-9-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl (hydroxy-phosphonooxyphosphoryl) hydrogen phosphate；ATP1

分子簡式ATP的元素組成為：C、H、O、N、P，分子簡式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三個（英文的triple的開頭字母T），P代表磷酸基團，“-”表示普通的磷酸鍵，“~”代表一種特殊的化學鍵，稱為高能磷酸鍵（能量大于29.32kJ/mol的磷酸鍵稱為高能磷酸鍵）。它有2個高能磷酸鍵，1個普通磷酸鍵。合成ATP的能量，對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌來說，均來自于細胞進行呼吸作用釋放的能量；對于綠色植物來說，除了呼吸作用之外，在進行光合作用時，ADP合成ATP還利用了光能。ATP在ATP水解酶的作用下離A（腺苷）最遠的“~”（高能磷酸鍵）斷裂，ATP水解成ADP+Pi（游離磷酸基團）+能量。ATP分子水解時，實際上是指ATP分子中高能磷酸鍵的水解。高能磷酸鍵水解時釋放的能量多達30.54kJ/mol，所以說ATP是細胞內(nèi)的一種高能磷酸化合物。2

ATP是一種高能磷酸化合物，在細胞中，它能與ADP的相互轉化實現(xiàn)貯能和放能，從而保證了細胞各項生命活動的能量供應。生成ATP的途徑主要有兩條：一條是植物體內(nèi)含有葉綠體的細胞，在光合作用的光反應階段生成ATP；另一條是所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATP。2

能源物質(zhì)肌肉中儲藏著多種能源物質(zhì)，主要有三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖原和脂肪等。

生理功能體育運動加速體內(nèi)能源物質(zhì)的消耗，促進體內(nèi)物質(zhì)的分解與合成，使組織細胞得到比原有水平更多的營養(yǎng)補充，有機體獲得更加旺盛的活動能力，從而使 身體不斷發(fā)展、完善，這就是體育鍛煉促進身體健康發(fā)展的基本道理。體育運動消耗體內(nèi)的能源物質(zhì)，經(jīng)過一段時間休息后，體內(nèi)能源物質(zhì)可以恢復甚至超過原有水平，這種變化稱為超量恢復。出現(xiàn)超量恢復的程度和時間的早晚取決于運動量的大小。在一定范圍內(nèi)運動量越大，體內(nèi)能源物質(zhì)消耗越多，超量恢復的幅度也越大，但所需的時間也長，在身體出現(xiàn)超量恢復階段，進行第二次適宜的運動與休息，可以逐步提高人體的能量供應水平，從而不斷提高人體運動能力。長時間的運動是在有氧代謝的條件下進行的，要靠脂肪的代謝提供能量，因此，有氧運動是消耗脂肪達到減肥目的的有效方法。無氧代謝能力是速度素質(zhì)的重要基礎。體育課發(fā)展無氧代謝能力的方法，一般采用間歇性練習和持續(xù)性練習。間歇練習主要發(fā)展ATP—CP系統(tǒng)的供能能力。一般每次練習在30秒以內(nèi)，進行1~3分的積極性休息，再進行適宜練習，可以提高速度素質(zhì)。持續(xù)練習主要發(fā)展乳酸系統(tǒng)的供能力。一般每次練習在30秒以上，每次休息時間較短，可以提高速度耐力。有氧代謝能力是人體長時間進行有氧運動的能力。發(fā)展有氧代謝能力關鍵在于有充足的氧供應，即人體單位時間內(nèi)吸收、利用氧的最大數(shù)值——最大耗氧量。最大耗氧量與單位時間內(nèi)血液循環(huán)攜帶、運輸氧有密切的關系。因此，心肺功能的好壞，直接影響到最大耗氧量。采用較低或中等運動強度、持續(xù)時間較長的練習，由于機體可以得到充足的氧供應，進行有氧氧化供能，所以，可以提高有氧代謝能力，從而提高心肺功能。運動中機體供能的方式可分兩類：一類是無氧供能，即在無氧或氧供應相對不足的情況下，主要靠ATP、CP分解供能和糖元無氧酵解供能(即糖元無氧的情況下分解成為乳酸同時供給機體能量)。這類運動只能持續(xù)很短的時間(約 l一3分鐘)。800米以下的全力跑、短距離沖刺都屬于無氧供能的運動。另一類為有氧供能，即運動時能量主要來自糖元(脂肪、蛋白質(zhì))的有氧氧化。由于運動中供氧充分，糖元可以完全分解，釋放大量能量，因而能持續(xù)較長的時間。這類運動如5000米以上的跑步，1500米以上的游泳、慢跑、散步、迪斯科、交誼舞、自行車、太極拳等都屬于這類運動。由此，我們可以得到一個簡單的啟示：即大強度的運動不可能持續(xù)很長時間，總的能量消耗較少，因而不是理想的減肥運動方式；而強度較低的運動由于供氧充分，持續(xù)時間長，總的能量消耗多，更有利于減肥。減肥的最終目的是消耗體內(nèi)過多的脂肪，而不是減少水分或其它成分。2

代謝無氧代謝劇烈運動時，體內(nèi)處于暫時缺氧狀態(tài)， 在缺氧狀態(tài)下體內(nèi)能源物質(zhì)的代謝過程，稱為無氧代謝。它包括以下兩個供能系統(tǒng)。 ①非乳酸能（ATP—PC）系統(tǒng)—一般可維持10秒肌肉活動 無氧代謝 ②乳酸能系統(tǒng)—一般可維持1~3分的肌肉活動 非乳酸能（ATP—PC）系統(tǒng)和乳酸能系統(tǒng)是從事短時間、 劇烈運動肌肉供能的主要方式。ATP釋放能量供肌肉收縮的時間僅為1~3秒， 要靠PC分解提供能量，但肌肉中PC的含量也只能夠供ATP合成后 分解的能量維持6~8秒肌肉收縮的時間。因此， 進行10秒以內(nèi)的快速活動主要靠ATP—PC系統(tǒng)供給肌肉收縮時的能量。 乳酸能系統(tǒng)是持續(xù)進行劇烈運動時，肌肉內(nèi)的肌糖元在缺氧狀態(tài)下進行酵解， 經(jīng)過一系列化學反應，最終在體內(nèi)產(chǎn)生乳酸，同時釋放能量供肌肉收縮。 這一代謝過程，可供1~3分左右肌肉收縮的時間。

有氧代謝是在氧充足的條件下，肝糖元或脂肪徹底氧化分解，最終生成大量二氧化碳(CO2)和水(H2O)， 同時釋放能量并生成ATP，稱為有氧氧化系統(tǒng)。1

人體中的ATP人體內(nèi)約有0.5kgATP，只能維持劇烈運動0.3秒，ATP與ADP可迅速轉化，保持一種平衡。ADP轉化成ATP過程，需要能量。

當ADP與磷酸基結合并獲得8千卡能量，可形成ATP。

對于動物、人、真菌和大多數(shù)細菌來說，均來自細胞進行呼吸作用時有機物分解所釋放的能量。對于綠色植物來說，除了依賴呼吸作用所釋放的能量外，在葉綠體內(nèi)進行光合作用時，ADP轉化為ATP還利用了光能。

ATP發(fā)生水解時，形成ADP并釋放一個磷酸根，同時釋放能量。這些能量在細胞中就會被利用，肌肉收縮產(chǎn)生的運動，神經(jīng)細胞的活動，生物體內(nèi)的其他一切活動利用的都是ATP水解時產(chǎn)生的能量。3

再生與轉化ATP在細胞中易于再生，所以是源源不斷的能源。這種通過ATP的水解和合成而使放能反應所釋放的能量用于吸能反應的過程稱為ATP循環(huán)。因為ATP是細胞中普遍應用的能量的載體，所以常稱之為細胞中的能量通貨。

細胞內(nèi)ATP與ADP相互轉化的能量供應機制，是生物界的共性。從生物能量學的角度來看，ATP是生化系統(tǒng)的核心，即各種生化循環(huán)（如卡爾文循環(huán)、糖酵解和三羧酸循環(huán)等）均與ATP相耦聯(lián)，或者說將ATP—ADP與各種代謝（合成與分解）相耦聯(lián)。ATP是光能轉化為化學能的唯一產(chǎn)物，而遺傳系統(tǒng)是生化系統(tǒng)的一部分，因此，ATP被認為在遺傳密碼子的起源中起到了關鍵作用。3

與金屬離子的配位原理（1）由于在咪唑環(huán)和苯環(huán)上存在N元素，還有苯環(huán)上的氨基上的N元素，他們都存在著孤對電子，在溶液中加入金屬離子，就有可能發(fā)生配位反應。

（2）在酸性溶液中氫離子與金屬離子間存在競爭（金屬離子有可能被質(zhì)子化）即氫離子濃度過大。

（3）苯環(huán)，咪唑環(huán)以及氨基上的N元素的配位能力不一樣，配位能力越強的越容易與金屬離子發(fā)生配位反應。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大學