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アデノシン三リン酸（ATP）は、この比較的単純な物質が存在しなくなるとすぐにすべての生命が停止するため、おそらく生化学の研究において最も重要な分子です。 ATPは細胞の「エネルギー通貨」と見なされます。これは、生物が燃料源（動物の食物、植物の二酸化炭素分子など）になっても、最終的にATPの生成に使用され、電力に利用できるためです。細胞のすべてのニーズ、したがって生物全体のニーズ。
ATPはヌクレオチドであり、化学反応に汎用性を与えます。分子（ATPの合成元）は細胞内で広く利用可能です。 1990年代までに、ATPとその派生物は、さまざまな状態を治療するために臨床設定で使用され、他のアプリケーションも引き続き検討されています。
この分子の重要かつ普遍的な役割を考えると、ATPの生産とその生物学的意義について学ぶことは、プロセスで消費するエネルギーの価値があります。
ヌクレオチドの概要
その程度まで ヌクレオチド 生化学者の訓練を受けていない科学愛好家の間でなんらかの評判があり、おそらく最もよく知られている モノマー、または小さな繰り返し単位。 核酸 –長いポリマーDNAとRNA –が作られます。
ヌクレオチドは、3つの異なる化学グループで構成されています。5炭素またはリボースの糖。DNAではデオキシリボース、RNAではリボースです。窒素、または窒素原子が豊富な塩基。および1〜3個のリン酸基。
最初の（または唯一の）リン酸基は糖部分の炭素の1つに結合しますが、追加のリン酸基は既存のものから外側に伸びてミニチェーンを形成します。リン酸を含まないヌクレオチド、つまり、窒素含有塩基に結合したデオキシリボースまたはリボースは、 ヌクレオシド.
窒素塩基には5つのタイプがあり、これらは個々のヌクレオチドの名前と動作の両方を決定します。これらの塩基は、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、およびウラシルです。チミンはDNAにのみ現れますが、RNAでは、チミンがDNAに現れる場所にウラシルが現れます。
ヌクレオチド：命名法
ヌクレオチドにはすべて3文字の略語があります。最初は存在する塩基を示し、最後の2つは分子内のリン酸塩の数を示します。したがって、ATPはその塩基としてアデニンを含み、3つのリン酸基を持っています。
ただし、塩基の名前をネイティブ形式で含める代わりに、アデニンを持つヌクレオチドの場合、接尾辞「-ine」は「-osine」に置き換えられます。他のヌクレオシドと核種についても同様の小さな偏差が発生します。
したがって、 AMP は アデノシン一リン酸 そして ADP は アデノシン二リン酸。両方の分子は、それ自体で細胞代謝において重要であり、ATPの前駆体または分解産物です。
ATPの特性
ATPは1929年に初めて特定されました。ATPは、すべての生物のすべての細胞で発見され、エネルギーを蓄える生物の化学的手段です。主に細胞呼吸と光合成によって生成され、後者は植物と特定の原核生物でのみ発生します（ドメイン古細菌と細菌の単細胞生物）。
ATPは通常、アナボリズム（より小さな分子からより大きくより複雑な分子を合成する代謝プロセス）または異化作用（逆を行い、より大きくより複雑な分子をより小さな分子に分解する代謝プロセス）のいずれかを伴う反応の中で議論されています。
ただし、ATPは、反応に寄与するエネルギーに直接関係しない他の方法でもセルに手を貸します。たとえば、ATPはさまざまなタイプのメッセンジャー分子として有用です。 細胞シグナリング そして、同化作用と異化作用の領域外の分子にリン酸基を寄付できます。
細胞内のATPの代謝源
解糖： 前述のように、原核生物は単細胞生物であり、その細胞は生命の組織ツリーの他の最上部の枝の細胞よりもはるかに複雑ではありません。 真核生物 （動物、植物、原生生物、菌類）。このように、彼らのエネルギーの必要性は、原核生物のエネルギーの必要性に比べてかなり控えめです。事実上、それらはすべて、ATPを完全に解糖、つまり6炭素糖の細胞質の分解から導き出します。 グルコース 3炭素分子の2つの分子に ピルビン酸 そして2つのATP。
重要なことに、解糖には、グルコース分子あたり2つのATPの入力を必要とする「投資」フェーズと、4つのATPが生成される（ピルビン酸の分子あたり2つの）「ペイオフ」フェーズが含まれます。
ATPがエネルギーであるように 通貨 すべての細胞、つまり、後で使用するためにエネルギーを短期間保存できる分子であるグルコースは、すべての細胞の究極のエネルギー源です。しかし、原核生物では、解糖の完了がエネルギー生成ラインの終わりを表します。
細胞呼吸： 真核生物の細胞では、解糖系の終わりにATPパーティーが始まったのはこれらの細胞が ミトコンドリア、解糖だけで得られるよりもはるかに多くのATPを生成するために酸素を使用するフットボール型のオルガネラ。
好気性（「酸素」）呼吸とも呼ばれる細胞呼吸は、 クレブスサイクル。ミトコンドリア内部で起こるこの一連の反応は、2炭素分子を結合します アセチルCoA、ピルビン酸の直接の子孫、 オキサロ酢酸 作成する クエン酸塩、6炭素構造からオキサロ酢酸に徐々に還元され、少量のATPが生成されますが、 電子キャリア.
これらのキャリア（NADHおよびFADH2）細胞呼吸の次のステップ、つまり電子輸送チェーンまたはECTに参加します。 ECTはミトコンドリアの内膜で起こり、体系的な電子のジャグ行為により、「上流」グルコース分子あたり32〜34個のATPが生成されます。
光合成： このプロセスは、緑色の顔料を含んでいます 葉緑体 植物細胞の、動作するために光が必要です。 COを使用します2 グルコースを構築するために外部環境から抽出されます（結局のところ、植物は「食べる」ことができません）。植物細胞にもミトコンドリアがあるため、植物が実際に光合成で食物を作ると、細胞呼吸が続きます。
ATPサイクル
いつでも、 人体には約0.1モルのATPが含まれています。 A モル 約6.02×1023 個々の粒子;物質のモル質量は、その物質の1モルがグラムでどれくらいの重さであるかであり、ATPの値は500 g / molをわずかに超えています（1ポンドを少し超える）。これのほとんどはから直接来ます リン酸化 ADPの。
典型的な人の細胞は、1日に約100〜150モル、または約50〜75キログラム、つまり100〜150ポンド以上のATPを飲み込んでしまいます。これは、特定の人の1日のATP回転量が約100 / 0.1〜150 / 0.1モル、または1,000〜1,500モルであることを意味します。
ATPの臨床使用
ATPは文字通り自然のいたるところにあり、神経伝達、筋肉収縮、心機能、血液凝固、血管の拡張、炭水化物代謝など、幅広い生理学的プロセスに関与しているため、「薬物」としての使用が検討されています。
たとえば、ATPに対応するヌクレオシドであるアデノシンは、緊急事態で心臓血管の血流を改善するための心臓薬として使用され、20世紀の終わりまでに、鎮痛剤（つまり、痛みの抑制）として検討されていました。エージェント）。