5'-三磷酸腺苷的性质及生物合成

背景及概述

5'-三磷酸腺苷也称作腺苷三磷酸、腺嘌呤核苷三磷酸、腺嘌呤三磷酸核糖核苷酸，在生物化学中是一种核苷酸，作为细胞内能量传递的“能量货币”，储存和传递化学能。在核酸合成中也具有重要作用。它也是RNA序列中的鸟嘌呤二核苷酸，在DNA进行转录时可做为替补。

化学性质

5'-三磷酸腺苷由腺苷和三个磷酸基所组成，化学式C10H16N5O13P3，结构简式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三个磷酸基团从腺苷开始被编为α、β和γ磷酸基。ATP的化学名称为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。在非缓冲水溶液中不稳定，会水解为ADP和磷酸。这是因为ATP分子中的P-O-P键比形成的磷酸键能小，且产生了产物间和水间的氢键释放能量，使得反应放热而自发进行。在ATP与ADP的水溶液的化学平衡中，ATP最终会几乎完全转化为ADP。在达到平衡以前，发生该水解反应整个系统吉布斯能变化量小于零，这意味着该体系可以对外界做非体积功。事实上，活细胞会通过呼吸作用维持ATP的浓度在ADP的五倍左右。在这种条件下，ATP水解提供的能量足以供其合成代谢所需[1]。

图1 5'-三磷酸腺苷的性状图

生物合成

在细胞中5'-三磷酸腺苷的摩尔浓度通常是1-10mM。5'-三磷酸腺苷可通过多种细胞途径产生。最典型的如在线粒体中通过氧化磷酸化由三磷酸腺苷合酶合成，或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。5'-三磷酸腺苷合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在细胞质基质中产生2分子丙酮酸同时产生2分子5'-三磷酸腺苷，最终在线粒体中通过三羧酸循环（或称柠檬酸循环）产生最多32分子5'-三磷酸腺苷。脂肪酸氧化分解进入柠檬酸循环，长链脱除也可以用于氧化磷酸化分解产生5'-三磷酸腺苷。

参考文献

[1]林海斌. 是断键释能？还是水解释能？——ATP的能量来源. 《化学教学》. 2009年1月: 74–76.