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ATP水解（ATP水解）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-23

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ATP水解

ATP可以由線(xiàn)粒體等細胞器產(chǎn)生，細胞內的直接能源物質(zhì)，ATP也叫三磷酸腺苷、腺三磷。

ATP水解是指ATP在酶的作用下，脫去一分子磷酸基團，生成ADP，并釋放出大量能量的過(guò)程。

基本信息

中文名	ATP水解
外文名	the ATP hydrolysis
ATP	三磷酸腺苷
作用	提供能量
學(xué)科	生物
領(lǐng)域	生命科學(xué)

收起

總體介紹

腺嘌呤與核糖結合成腺苷，腺苷通過(guò)核糖中的第5位羥基,與3個(gè)相連的磷酸基團結合形成ATP。ATP中兩個(gè)磷酸基團之間(也就是P與P之間)用“～”表示的化學(xué)鍵是高能磷酸鍵。高能磷酸鍵水解時(shí)，釋放出的能量是正常的化學(xué)鍵的2倍以上。例如,ATP末端磷酸基團水解時(shí)，釋放出的能量是30.54 kJ/mol,而6磷酸葡萄糖水解時(shí)，釋放出的能量只有13.8 kJ/mol。一般說(shuō)來(lái)，水解時(shí)釋放20.92 kJ/mol以上能量的化合物就叫高能化合物。顯然,ATP是一種高能化合物。各種細胞都是用ATP作為直接能源的。實(shí)際上,ATP是細胞內能量釋放、儲存、轉移和利用的中心物質(zhì)。

ATP-三磷酸腺苷分子式

能量的利用

在生物體內能量的轉換和傳遞中,ATP是一種關(guān)鍵的物質(zhì)。生物體的一切生命活動(dòng)都離不開(kāi)ATP。ATP是生物體內直接供給可利用能量的物質(zhì)，是細胞內能量轉換的“中轉站”。各種形式的能量轉換都是以ATP為中心環(huán)節的。生物體內由于有各種酶作為生物催化劑,同時(shí)又有細胞中生物膜系統的存在，因此,ATP中的能量可以直接轉換成其他各種形式的能量，用于各項生命活動(dòng)。這些能量形式主要有以下幾種:

機械能

生物體內的細胞以及細胞內各種結構的運動(dòng)都在做機械功，所消耗的就是機械能。例如,纖毛和鞭毛的擺動(dòng)、肌細胞的收縮、細胞分裂期間染色體的運動(dòng)等，都是由ATP提供能量來(lái)完成的。

電能

生物體內神經(jīng)系統傳導沖動(dòng)和某些生物能夠產(chǎn)生電流，所做的電功消耗的就是電能。電能也是由ATP所提供的能量轉換而成的。

滲透能

細胞的主動(dòng)運輸是逆濃度梯度進(jìn)行的，物質(zhì)過(guò)膜移動(dòng)所做的功消耗了能量，這些能量叫做滲透能，滲透能也來(lái)自ATP。

化學(xué)能

生物體內物質(zhì)的合成需要化學(xué)能，小分子物質(zhì)合成大分子物質(zhì)時(shí)，必須有直接或間接的能量供應。另外，物質(zhì)在分解的開(kāi)始階段，也需要化學(xué)能來(lái)活化成能量較高的物質(zhì)(如葡萄糖活化成磷酸葡萄糖)。在生物體的物質(zhì)代謝中，可以說(shuō)到處都需要由ATP轉換的化學(xué)能來(lái)做化學(xué)功。

光能

目前關(guān)于生物發(fā)光的生理機制還沒(méi)有完全弄清楚，但是已經(jīng)知道，用于發(fā)光的能量仍然直接來(lái)源于A(yíng)TP。

熱能

生物體內的熱能，來(lái)源于有機物的氧化分解。大部分的熱能通過(guò)各種途徑向外界環(huán)境散發(fā)，只有一小部分熱能用于維持細胞或恒溫動(dòng)物的體溫。通常情況下，熱能的形成往往是細胞能量轉換和傳遞過(guò)程中的副產(chǎn)品。

過(guò)程

ATP與ADP的相互轉化：

1、ATP與ADP的相互轉化伴隨著(zhù)能量的釋放和儲存，因此與生物體的新陳代謝密切相關(guān)，可用下式表示二者的轉化過(guò)程。

ATP與ADP相互轉化是十分迅速的，細胞中的ATP的含量盡管不多，但總處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡中，這對構成生物體內部穩定的供能環(huán)境有重要意義。ATP水解時(shí)釋放出的能量，是生物體維持細胞分裂、礦質(zhì)元素的吸收和肌肉收縮等生命活動(dòng)所需要的直接來(lái)源。

2、ATP與ADP兩者轉化過(guò)程不是可逆反應

(1)從反應條件上看：ATP的分解是一種水解反應，催化該反應的酶應是水解酶；而ATP的合成是一種合成反應，催化該反應的酶應屬合成酶。酶具有專(zhuān)一性，因此反應條件不同。

(2)從能量上看：ATP水解釋放的能量是儲存在高能磷酸鍵內的化學(xué)能；而合成ATP的能量主要有化學(xué)能和太陽(yáng)能。因此能量的來(lái)源不同。

(3)從ATP合成與分解的場(chǎng)所上看：ATP合成的場(chǎng)所是細胞質(zhì)基質(zhì)、線(xiàn)粒體和葉綠體；ATP水解的場(chǎng)所較多。因此其合成與分解的場(chǎng)所不盡相同。

從以上比較可以看出兩者的轉化過(guò)程在物質(zhì)變化上是可逆的，但從能量變化等方面看是不可逆的，也就是說(shuō)兩者轉化過(guò)程不是一個(gè)可逆反應過(guò)程。

作用

生物體內各種活動(dòng)所需要的能量，形式上都由ATP水解而供應的。各種化學(xué)過(guò)程所釋放的熱能，則用于維持體溫。

ATP水解釋放的能量：

ATP+H2O=ADP+Pi+能。

1、根據計算，在pH7等標準狀況下，每水解1摩爾ATP可釋出7.3千卡或30.4千焦耳的能量。

2、在體內的條件下，即近于pH7.4、37℃、ATP、ADP、Pi及Mg等處于細胞內生理濃度的情況下，每摩爾ATP水解時(shí)，可釋出能量8-12千卡或33.5-50千焦耳，乃至更高。

根據此數值可以約略推算各物質(zhì)代謝時(shí)，通過(guò)生物氧化產(chǎn)生ATP的能量利用效率。在完整的細胞內，葡萄糖經(jīng)生物氧化生成ATP的能量利用率可高達70%以上。

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