아데노신 삼인산 (ATP) 분자는 알려진 뉴클레오티드입니다. 생화학에서 세포 내 에너지 전달의 “분자 통화”로서; 즉, ATP는 세포 내에서 화학 에너지를 저장하고 전달할 수 있습니다. ATP는 핵산 합성에도 중요한 역할을합니다.

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이미지 : ATP의 분자 구조

에너지는 세 번째 인산염 그룹의 가수 분해에 의해 방출됩니다. 이 세 번째 포스페이트 그룹이 방출 된 후 생성 된 ADP (adenosine diphosphate)는 에너지를 흡수하고 그룹을 회복하여 ATP 분자를 재생합니다. 이를 통해 ATP는 충전식 배터리처럼 에너지를 저장할 수 있습니다.

인산 위치

AMP에서 시작하는 인산기는 알파, 베타 및 감마 인산염이라고합니다.

인산 위치

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물리적 및 화학적 특성

ATP는 아데닌 고리와 리보스 당으로 구성된 아데노신과 3 개의 인산염 그룹 (트리 포스페이트)으로 구성됩니다. 리보스에 가장 가까운 그룹에서 시작하는 포스 포릴 그룹을 알파 (α), 베타 (β) 및 감마 (γ) 인산염이라고합니다. 결과적으로 RNA의 단량체 인 아데닌 뉴클레오티드와 밀접한 관련이 있습니다. ATP는 물에 잘 용해되며 pH 6.8과 7.4 사이의 용액에서 매우 안정적이지만 극한 pH에서 빠르게 가수 분해됩니다. 따라서 ATP는 무 수염으로 저장하는 것이 가장 좋습니다.

ATP는 완충되지 않은 물에서 불안정한 분자로 ADP와 인산염으로 가수 분해됩니다. 이는 ATP에서 인산염 그룹 간의 결합 강도가 제품 (ADP 및 인산염)과 물 사이의 수소 결합 (수화 결합) 강도보다 작기 때문입니다. 따라서 ATP와 ADP가 물에서 화학적 평형 상태에 있으면 거의 모든 ATP가 결국 ADP로 변환됩니다. 평형과는 거리가 먼 시스템은 Gibbs 자유 에너지를 포함하고 있으며 작업을 수행 할 수 있습니다. 살아있는 세포는 ATP와 ADP의 비율을 평형에서 10 배 정도 유지하며 ATP 농도는 ADP 농도보다 5 배 더 높습니다. 평형에서이 변위는 세포에서 ATP의 가수 분해가 다량의 자유 에너지를 방출한다는 것을 의미합니다.

ATP 분자에있는 두 개의 포스 포안 하이드 라이드 결합 (인접한 인산염을 연결하는 결합)이 높은 에너지 함량을 담당합니다. 이 분자. 생화학 적 반응의 맥락에서 이러한 무수물 결합은 종종 (때로는 논란의 여지가있는) 고 에너지 결합이라고합니다 (결합을 끊는 데 에너지가 필요하다는 사실에도 불구하고). ATP에 저장된 에너지는 무수물 결합의 가수 분해시 방출 될 수 있습니다. 단백 동화 반응을 유도하기 위해 에너지가 필요할 때 가수 분해되는 ATP 분자의 1 차 인산기는 γ- 인산기입니다. 리보스 설탕에서 가장 멀리 떨어져 있으며 α- 또는 β-phosphate보다 가수 분해 에너지가 높습니다. 가수 분해 후에 형성된 결합 (또는 ATP에 의한 잔류 물의 인산화)은 ATP의 포스 포안 하이드 라이드 결합보다 에너지가 낮습니다. 효소 촉매 작용을 통해 ATP의 가수 분해 또는 ATP에 의한 인산화 과정에서 사용 가능한 자유 에너지는 살아있는 시스템에 의해 활용 될 수 있습니다.

잠재적으로 반응하는 분자의 불안정한 시스템은 잠재적으로 자유를 저장하는 방법으로 작용할 수 있습니다. 에너지, 세포가 반응의 평형 점에서 멀리 떨어진 농도를 유지하는 경우. 그러나 대부분의 고분자 생체 분자의 경우와 마찬가지로 RNA, DNA 및 ATP가 더 간단한 단량체로 분해되는 것은 에너지 방출 및 엔트로피 증가 고려 사항, 두 표준 농도 및 세포 내에서 발생하는 농도 모두에 의해 이루어집니다.

ATP의 가수 분해로 인해 방출되는 표준 에너지 량은 비 천연 (표준) 조건에서 에너지 변화를 계산 한 다음 생물학적 농도로 보정하여 계산할 수 있습니다. ATP가 수화 된 ADP 및 수화 된 무기 인산염으로 분해되는 표준 온도 및 압력에서 열 에너지 (엔탈피)의 순 변화는 -30.5 kJ / mol이고 자유 에너지의 변화는 3.4 kJ / mol입니다. 표준 상태 1M에서 ATP에서 인산염 (Pi) 또는 피로 인산염 (PPi) 단위를 절단하여 방출되는 에너지는 다음과 같습니다.

ATP + H
2O → ADP + Pi ΔG ° = −30.5 kJ / mol (−7.3 kcal / mol)
ATP + H
2O → AMP + PPi ΔG ° = −45.6 kJ / mol (−10.9 kcal / mol)

이 값은 생리적 조건과 세포 ATP / ADP 비율에서 에너지의 변화를 계산하는 데 사용됩니다. 그러나 에너지 충전이라는보다 대표적인 값 (AMP를 고려)이 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 반응에 대한 Gibbs 자유 에너지에 대해 주어진 값은 전체 이온 강도와 Mg2 + 및 Ca2 +와 같은 알칼리 토금속 이온의 존재를 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다.일반적인 세포 조건에서 ΔG는 약 −57kJ / mol (−14kcal / mol)입니다.

합성

ATP는 다양한 세포 과정에 의해 생성 될 수 있으며, 가장 일반적으로 미토콘드리아에서는 ATP 합성 효소의 촉매 적 영향에 의한 산화 적 인산화 또는 광합성에 의한 엽록체의 식물의 경우.

ATP 합성의 주요 연료는 포도당과 지방산입니다. 처음에 포도당은 세포질에서 피루브산으로 분해됩니다. 포도당의 각 분자에 대해 두 분자의 ATP가 생성됩니다. ATP 합성의 마지막 단계는 미토콘드리아에서 수행되며 최대 34 개의 ATP를 생성 할 수 있습니다.

인체의 ATP

인체의 총 ATP 양은 약 0.1 몰. 성인이 매일 사용하는 에너지는 ATP 200 ~ 300 몰의 가수 분해를 필요로합니다. 즉, 각 ATP 분자는 하루에 2000 ~ 3000 번 재활용되어야합니다. ATP는 저장 될 수 없으므로 그 합성은 소비를 밀접하게 따라야합니다.

다른 삼인산

살아있는 세포는 구아닌 삼인산과 같은 다른 “고 에너지”뉴 클레오 시드 삼인산도 가지고 있습니다. 이들과 ATP 사이에서 에너지는 뉴 클레오 시드 디포 스포 키나제에 의해 촉매되는 반응과 같은 반응으로 쉽게 전달 될 수 있습니다. 인산염-인산염 결합의 가수 분해가 수행 될 때 에너지가 방출됩니다. 이 에너지는 다양한 효소, 운동 단백질 및 수송 단백질에 의해 세포의 작용을 수행하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 가수 분해는 유리 무기 인산염과 아데노신이 인산염을 생성하며, 이는 다른 인산염 이온과 아데노신 일 인산염으로 더 분해 될 수 있습니다. ATP는 또한 피로 인산염의 형성과 함께 아데노신 모노 포스페이트로 직접 분해 될 수 있습니다. 이 마지막 반응은 수용액에서 효과적으로 비가역적인 과정이라는 장점이 있습니다.

ADP와 GTP의 반응

ADP + GTP > ATP + GDP