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アデノシン三リン酸の略である小分子ATPは、すべての生物の主要なエネルギーキャリアです。人間では、ATPは体内のすべての細胞にエネルギーを保存して使用する生化学的な方法です。 ATPエネルギーは、他の動植物の主要なエネルギー源でもあります。
ATP分子構造
ATPは、窒素含有アデニン、5炭素糖リボース、3つのリン酸基（アルファ、ベータ、ガンマ）で構成されています。ベータとガンマのリン酸塩間の結合は、特にエネルギーが高いです。これらの結合が壊れると、十分なエネルギーを放出して、さまざまな細胞の反応とメカニズムを引き起こします。
ATPをエネルギーに変える
細胞がエネルギーを必要とするときはいつでも、ベータ-ガンマリン酸結合を破壊して、アデノシン二リン酸（ADP）と遊離リン酸分子を作成します。セルは、ADPとリン酸塩を組み合わせてATPを生成することにより、過剰なエネルギーを蓄積します。細胞は、呼吸と呼ばれるプロセスを通じてATPの形でエネルギーを取得します。呼吸とは、6炭素のグルコースを酸化して二酸化炭素を形成する一連の化学反応です。
呼吸のしくみ
呼吸には、好気性呼吸と嫌気性呼吸の2種類があります。好気性呼吸は酸素で行われ、大量のエネルギーを生成しますが、嫌気性呼吸は酸素を使用せず、少量のエネルギーを生成します。
好気性呼吸中のグルコースの酸化によりエネルギーが放出され、それがADPおよび無機リン酸（Pi）からATPを合成するために使用されます。呼吸中に6炭素グルコースの代わりに脂肪とタンパク質を使用することもできます。
好気性呼吸は細胞のミトコンドリアで起こり、解糖、クレブス回路、シトクロムシステムの3つの段階で発生します。
解糖中のATP
細胞質で起こる解糖の間、6炭素のグルコースは2つの3炭素のピルビン酸単位に分解されます。除去された水素は水素キャリアNADと結合してNADHを生成します2。これにより、2 ATPの純利益が得られます。ピルビン酸はミトコンドリアのマトリックスに入り、酸化を経て二酸化炭素を失い、アセチルCoAと呼ばれる2炭素分子を生成します。奪われた水素はNADと結合してNADHを作ります2.
クレブスサイクル中のATP
クエン酸回路としても知られているクレブス回路は、NADHおよびフラビンアデニンジヌクレオチド（FADH2）、および一部のATP。アセチルCoAがクレブスサイクルに入ると、オキサロ酢酸と呼ばれる4炭素の酸と結合して、クエン酸と呼ばれる6炭素の酸が生成されます。酵素は一連の化学反応を引き起こし、クエン酸を変換して高エネルギー電子をNADに放出します。反応の1つで、ATP分子を合成するのに十分なエネルギーが放出されます。各グルコース分子には、2つのピルビン酸分子がシステムに入ります。つまり、2つのATP分子が形成されます。
シトクロムシステム中のATP
水素運搬システムまたは電子伝達チェーンとしても知られるシトクロムシステムは、ATPを最も多く生成する好気性呼吸プロセスの一部です。電子輸送鎖は、ミトコンドリア内膜上のタンパク質で形成されています。 NADHは水素イオンと電子を鎖の中に送り込みます。電子は膜内のタンパク質にエネルギーを与え、膜を介して水素イオンを送り出すために使用されます。このイオンの流れがATPを合成します。
合計で、38個のATP分子が1つのグルコース分子から作成されます。