[科普中国]-腺嘌呤核苷三磷酸

腺嘌呤核苷三磷酸（简称三磷酸腺苷）是一种不稳定的高能化合物，由1分子腺嘌呤，1分子核糖和3分子磷酸基团组成。又称腺苷三磷酸，简称ATP。

腺苷三磷酸（ATP adenosine triphosphate）是由腺嘌呤、核糖和3个磷酸基团连接而成，水解时释放出能量较多，是生物体内最直接的能量来源。

基本信息别名：三磷酸腺苷

英文名：5'-Adenylate triphosphate；Adenosine 5'-triphosphate；

[(2R,3S,4R,5R)-5-(6-Aminopurin-9-yl)-3,4-dihydroxyoxolan-2-yl]methyl (hydroxy-phosphonooxyphosphoryl) hydrogen phosphate；ATP1

分子简式ATP的元素组成为：C、H、O、N、P，分子简式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三个（英文的triple的开头字母T），P代表磷酸基团，“-”表示普通的磷酸键，“~”代表一种特殊的化学键，称为高能磷酸键（能量大于29.32kJ/mol的磷酸键称为高能磷酸键）。它有2个高能磷酸键，1个普通磷酸键。合成ATP的能量，对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自于细胞进行呼吸作用释放的能量；对于绿色植物来说，除了呼吸作用之外，在进行光合作用时，ADP合成ATP还利用了光能。ATP在ATP水解酶的作用下离A（腺苷）最远的“~”（高能磷酸键）断裂，ATP水解成ADP+Pi（游离磷酸基团）+能量。ATP分子水解时，实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物。2

ATP是一种高能磷酸化合物，在细胞中，它能与ADP的相互转化实现贮能和放能，从而保证了细胞各项生命活动的能量供应。生成ATP的途径主要有两条：一条是植物体内含有叶绿体的细胞，在光合作用的光反应阶段生成ATP；另一条是所有活细胞都能通过细胞呼吸生成ATP。2

能源物质肌肉中储藏着多种能源物质，主要有三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖原和脂肪等。

生理功能体育运动加速体内能源物质的消耗，促进体内物质的分解与合成，使组织细胞得到比原有水平更多的营养补充，有机体获得更加旺盛的活动能力，从而使 身体不断发展、完善，这就是体育锻炼促进身体健康发展的基本道理。体育运动消耗体内的能源物质，经过一段时间休息后，体内能源物质可以恢复甚至超过原有水平，这种变化称为超量恢复。出现超量恢复的程度和时间的早晚取决于运动量的大小。在一定范围内运动量越大，体内能源物质消耗越多，超量恢复的幅度也越大，但所需的时间也长，在身体出现超量恢复阶段，进行第二次适宜的运动与休息，可以逐步提高人体的能量供应水平，从而不断提高人体运动能力。长时间的运动是在有氧代谢的条件下进行的，要靠脂肪的代谢提供能量，因此，有氧运动是消耗脂肪达到减肥目的的有效方法。无氧代谢能力是速度素质的重要基础。体育课发展无氧代谢能力的方法，一般采用间歇性练习和持续性练习。间歇练习主要发展ATP—CP系统的供能能力。一般每次练习在30秒以内，进行1~3分的积极性休息，再进行适宜练习，可以提高速度素质。持续练习主要发展乳酸系统的供能力。一般每次练习在30秒以上，每次休息时间较短，可以提高速度耐力。有氧代谢能力是人体长时间进行有氧运动的能力。发展有氧代谢能力关键在于有充足的氧供应，即人体单位时间内吸收、利用氧的最大数值——最大耗氧量。最大耗氧量与单位时间内血液循环携带、运输氧有密切的关系。因此，心肺功能的好坏，直接影响到最大耗氧量。采用较低或中等运动强度、持续时间较长的练习，由于机体可以得到充足的氧供应，进行有氧氧化供能，所以，可以提高有氧代谢能力，从而提高心肺功能。运动中机体供能的方式可分两类：一类是无氧供能，即在无氧或氧供应相对不足的情况下，主要靠ATP、CP分解供能和糖元无氧酵解供能(即糖元无氧的情况下分解成为乳酸同时供给机体能量)。这类运动只能持续很短的时间(约 l一3分钟)。800米以下的全力跑、短距离冲刺都属于无氧供能的运动。另一类为有氧供能，即运动时能量主要来自糖元(脂肪、蛋白质)的有氧氧化。由于运动中供氧充分，糖元可以完全分解，释放大量能量，因而能持续较长的时间。这类运动如5000米以上的跑步，1500米以上的游泳、慢跑、散步、迪斯科、交谊舞、自行车、太极拳等都属于这类运动。由此，我们可以得到一个简单的启示：即大强度的运动不可能持续很长时间，总的能量消耗较少，因而不是理想的减肥运动方式；而强度较低的运动由于供氧充分，持续时间长，总的能量消耗多，更有利于减肥。减肥的最终目的是消耗体内过多的脂肪，而不是减少水分或其它成分。2

代谢无氧代谢剧烈运动时，体内处于暂时缺氧状态， 在缺氧状态下体内能源物质的代谢过程，称为无氧代谢。它包括以下两个供能系统。 ①非乳酸能（ATP—PC）系统—一般可维持10秒肌肉活动 无氧代谢 ②乳酸能系统—一般可维持1~3分的肌肉活动 非乳酸能（ATP—PC）系统和乳酸能系统是从事短时间、 剧烈运动肌肉供能的主要方式。ATP释放能量供肌肉收缩的时间仅为1~3秒， 要靠PC分解提供能量，但肌肉中PC的含量也只能够供ATP合成后 分解的能量维持6~8秒肌肉收缩的时间。因此， 进行10秒以内的快速活动主要靠ATP—PC系统供给肌肉收缩时的能量。 乳酸能系统是持续进行剧烈运动时，肌肉内的肌糖元在缺氧状态下进行酵解， 经过一系列化学反应，最终在体内产生乳酸，同时释放能量供肌肉收缩。 这一代谢过程，可供1~3分左右肌肉收缩的时间。

有氧代谢是在氧充足的条件下，肝糖元或脂肪彻底氧化分解，最终生成大量二氧化碳(CO2)和水(H2O)， 同时释放能量并生成ATP，称为有氧氧化系统。1

人体中的ATP人体内约有0.5kgATP，只能维持剧烈运动0.3秒，ATP与ADP可迅速转化，保持一种平衡。ADP转化成ATP过程，需要能量。

当ADP与磷酸基结合并获得8千卡能量，可形成ATP。

对于动物、人、真菌和大多数细菌来说，均来自细胞进行呼吸作用时有机物分解所释放的能量。对于绿色植物来说，除了依赖呼吸作用所释放的能量外，在叶绿体内进行光合作用时，ADP转化为ATP还利用了光能。

ATP发生水解时，形成ADP并释放一个磷酸根，同时释放能量。这些能量在细胞中就会被利用，肌肉收缩产生的运动，神经细胞的活动，生物体内的其他一切活动利用的都是ATP水解时产生的能量。3

再生与转化ATP在细胞中易于再生，所以是源源不断的能源。这种通过ATP的水解和合成而使放能反应所释放的能量用于吸能反应的过程称为ATP循环。因为ATP是细胞中普遍应用的能量的载体，所以常称之为细胞中的能量通货。

细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制，是生物界的共性。从生物能量学的角度来看，ATP是生化系统的核心，即各种生化循环（如卡尔文循环、糖酵解和三羧酸循环等）均与ATP相耦联，或者说将ATP—ADP与各种代谢（合成与分解）相耦联。ATP是光能转化为化学能的唯一产物，而遗传系统是生化系统的一部分，因此，ATP被认为在遗传密码子的起源中起到了关键作用。3

与金属离子的配位原理（1）由于在咪唑环和苯环上存在N元素，还有苯环上的氨基上的N元素，他们都存在着孤对电子，在溶液中加入金属离子，就有可能发生配位反应。

（2）在酸性溶液中氢离子与金属离子间存在竞争（金属离子有可能被质子化）即氢离子浓度过大。

（3）苯环，咪唑环以及氨基上的N元素的配位能力不一样，配位能力越强的越容易与金属离子发生配位反应。3

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学