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ATP
ATP(adenosine-triphosphate)中文名稱為腺嘌呤核苷三磷酸，又叫三磷酸腺苷(腺苷三磷酸)，簡(jiǎn)稱為ATP，其中A表示腺苷，T表示其數(shù)量為三個(gè)，P表示磷酸基團(tuán)，即一個(gè)腺苷上連接三個(gè)磷酸基團(tuán)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是：A—P～P～P，其相鄰的兩個(gè)磷酸基之間的化學(xué)鍵非?；钴S，水解時(shí)可釋放約30.54kJ/mol的能量，因此稱為高能磷酸鍵，用“～”表示。
ATP的立體結(jié)構(gòu)
在細(xì)胞的生命活動(dòng)中，ATP遠(yuǎn)離A的一個(gè)高能磷酸鍵易斷裂，釋放出一個(gè)磷酸和能量后成為腺苷二磷酸（ADP）。在有機(jī)物氧化分解或光合作用過(guò)程中，ADP可獲取能量，與磷酸結(jié)合形成ATP。ATP和ADP這種相互轉(zhuǎn)化，是時(shí)刻不停的發(fā)生且處于動(dòng)態(tài)平衡之中的。
人體的ATP循環(huán)
ATP是生命活動(dòng)能量的直接來(lái)源，但本身在體內(nèi)含量并不高。人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾。人體每天的能量需要水解100～150摩爾的ATP即相當(dāng)于50至75千克。這意味著人每天將要分解掉相當(dāng)于他體重的ATP。所以每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用1000～1500次。ATP不能被儲(chǔ)存，因?yàn)锳TP的合成后必須在短時(shí)間內(nèi)被消耗。相應(yīng)地，在有關(guān)酶的催化作用下，ADP就能接受能量，同時(shí)與游離的Pi結(jié)合，重新形成ATP，這樣即避免了能量流失，又保證了及時(shí)供應(yīng)生命活動(dòng)所需能量。
能量通貨
ATP是生命活動(dòng)能量的直接來(lái)源。構(gòu)成生物體的活細(xì)胞，內(nèi)部時(shí)刻進(jìn)行著ATP與ADP的相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)也就伴隨有能量的釋放和儲(chǔ)存。三磷酸腺苷是體內(nèi)組織細(xì)胞一切生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源，因其是能量“攜帶”和“轉(zhuǎn)運(yùn)”者，生物學(xué)家形象地稱ATP為“能量貨幣”，或者譽(yù)為細(xì)胞內(nèi)能量的“分子通貨”，儲(chǔ)存和傳遞化學(xué)能，蛋白質(zhì)、脂肪、糖和核苷酸的合成都需它參與，可促使機(jī)體各種細(xì)胞的修復(fù)和再生，增強(qiáng)細(xì)胞代謝活性，對(duì)治療各種疾病均有較強(qiáng)的針對(duì)性。
人體所有需要的能量幾乎都是ATP提供的：心臟的跳動(dòng)、肌肉的運(yùn)動(dòng)以及各類細(xì)胞的各種功能都源于ATP所產(chǎn)生的能量。沒(méi)有ATP，人體各器官組織就會(huì)相繼罷工，就會(huì)出現(xiàn)心功能衰竭、肌肉酸疼、容易疲勞等情況。
ATP合成不足缺失時(shí)，人體會(huì)感覺(jué)乏力，并出現(xiàn)心臟功能失調(diào)、肌肉酸痛、肢體僵硬等現(xiàn)象。長(zhǎng)時(shí)間ATP合成不足，身體的組織和器官就會(huì)部分或全部喪失其功能，ATP合成不足持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)身體各器官的影響就越大。對(duì)人來(lái)說(shuō)，影響更大的組織和器官是心臟和骨骼肌。因此，保證心臟和骨骼肌細(xì)胞的ATP及時(shí)合成是維護(hù)心臟和肌肉功能的重要措施。
心臟和骨骼肌自身合成ATP的速度慢，在缺血、缺氧的情況下更是如此。D-核糖能使心臟和骨骼肌生成ATP的速度要快3～4倍，是給心臟和肌肉恢復(fù)動(dòng)力的有效物質(zhì)，在人體經(jīng)歷缺血、缺氧或高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其作用更為突出。
ATP對(duì)人體供能方式
無(wú)氧代謝劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，體內(nèi)處于暫時(shí)缺氧狀態(tài)，
在缺氧狀態(tài)下體內(nèi)能源物質(zhì)的代謝過(guò)程，稱為無(wú)氧代謝。它包括以下兩個(gè)供能系統(tǒng)。
①非乳酸能（ATP-CP）系統(tǒng)：一般可維持10秒肌肉活動(dòng)（無(wú)氧代謝）。
②乳酸能系統(tǒng)：一般可維持1～3分的肌肉活動(dòng)。
非乳酸能（ATP-CP）系統(tǒng)和乳酸能系統(tǒng)是從事短時(shí)間、劇烈運(yùn)動(dòng)肌肉供能的主要方式。ATP釋放能量供肌肉收縮的時(shí)間僅為1～3秒，
要靠CP分解提供能量，但肌肉中CP的含量也只能夠供ATP合成后分解的能量維持6～8秒肌肉收縮的時(shí)間。因此，進(jìn)行10秒以內(nèi)的快速活動(dòng)主要靠ATP-CP系統(tǒng)供給肌肉收縮時(shí)的能量。
乳酸能系統(tǒng)是持續(xù)進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉內(nèi)的肌糖元在缺氧狀態(tài)下進(jìn)行酵解，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果在體內(nèi)產(chǎn)生乳酸，同時(shí)釋放能量供肌肉收縮。這一代謝過(guò)程，可供1～3分左右肌肉收縮的時(shí)間。
ATP來(lái)源
在細(xì)胞中ATP的摩爾濃度通常是1～10mM。
ATP可通過(guò)多種細(xì)胞途徑產(chǎn)生。典型的如在線粒體中通過(guò)氧化磷酸化由ATP合成酶合成，或者在植物的葉綠體中通過(guò)光合作用合成。ATP合成的主要能源為葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中由酶催化產(chǎn)生2分子丙酮酸（C3H4O3)同時(shí)產(chǎn)生2分子ATP和4個(gè)還原性氫，產(chǎn)生的能量可以使2分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP。結(jié)果在線粒體中通過(guò)三羧酸循環(huán)（或稱檸檬酸循環(huán)）產(chǎn)生更多38分子ATP。其大致過(guò)程是：在線粒體基質(zhì)中前一步產(chǎn)生的2分子丙酮酸與6分子水結(jié)合在酶的催化下產(chǎn)生6分子二氧化碳，20個(gè)還原性氫，產(chǎn)生能量可以使2分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP。解雇前兩步產(chǎn)生的24個(gè)還原性氫與6分子氧氣在線粒體內(nèi)膜結(jié)合在酶的催化下產(chǎn)生12個(gè)水分子，放出大量能量，產(chǎn)生能量可以使34分子ADP與Pi結(jié)合生成ATP。有氧呼吸三個(gè)步驟可以使1分子葡萄糖分解產(chǎn)生38個(gè)ATP，三步中的酶是不同的酶。
此外，無(wú)氧呼吸也可以產(chǎn)生ATP，其前一步與有氧呼吸相同，第二步為前一步產(chǎn)生的2分子丙酮酸與4個(gè)還原性氫的作用下產(chǎn)生2分子乳酸（C3H6O3)或者產(chǎn)生2分子酒精和2分子二氧化碳，這一過(guò)程不釋放能量，可見(jiàn)無(wú)氧呼吸中大多數(shù)能量都保存在有機(jī)物中而浪費(fèi)。
在植物的葉綠體中通過(guò)光合作用合成的ATP一般不參與葉綠體外的生命活動(dòng)。ATP在植物細(xì)胞中主要在葉綠體類囊體膜上合成，產(chǎn)生于光反應(yīng)階段，用于暗反應(yīng)中的C3化合物的還原過(guò)程，然后分解為ADP與Pi，產(chǎn)物又回到類囊體膜上繼續(xù)合成ATP，形成循環(huán)過(guò)程，為光合作用提供能量。
在細(xì)胞中，1mol的葡萄糖徹底分解氧化以后，可使1161KJ的能量?jī)?chǔ)存在ATP，其余的能量以熱能的形式散失掉。
在骨骼肌中，高能磷酸化合物如磷酸肌酸(CP)分解供能，可表示為：
CP+ADP←→Cr+ATP
磷酸肌酸(CP)安靜時(shí)其含量是ATP的3～4倍，在短時(shí)間、更大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中起主要作用。當(dāng)肌肉收縮、ATP耗竭時(shí)，CP可暫時(shí)補(bǔ)充高能磷酸根，再生ATP，使胞漿中的ATP迅速恢復(fù)。
近年的研究表明，CP的生理功能不止于此。Bessman等提出CP能量往返機(jī)制，指出CP不僅參與磷酸原供能系統(tǒng)，還能作為能量的轉(zhuǎn)遞者，將線粒體有氧代謝所產(chǎn)生的能量輸送到所需部位，積極參與有氧氧化功能，使ATP在利用部位水解后，就地重新合成，有效地保證了ATP水解與再合成緊密的耦聯(lián)。
ATP不足產(chǎn)生的細(xì)胞功能障礙
人體預(yù)存的ATP能量只能維持15秒，跑完一百公尺后就全部用完。ATP不足時(shí)產(chǎn)生的需求刺激細(xì)胞通過(guò)呼吸作用等合成ATP以維持ATP的濃度。一旦細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降到一定程度，細(xì)胞的多種功能將出現(xiàn)障礙。
1、細(xì)胞的基本功能降低
骨骼肌及心肌的收縮與放松、內(nèi)分泌細(xì)胞關(guān)于激素的分泌、神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)刺激信號(hào)的傳導(dǎo)等等一系列細(xì)胞的基本功能都依賴于ATP供應(yīng)能量。當(dāng)濃度下降時(shí)，會(huì)使細(xì)胞基本功能水平下降；下降到一定程度，就會(huì)造成細(xì)胞功能障礙。
2、細(xì)胞生存環(huán)境惡化
細(xì)胞內(nèi)部分ATP酶是內(nèi)在膜蛋白，可以錨定在生物膜上，并可以在膜上移動(dòng)；這些ATP酶又被稱為跨膜ATP酶。這些ATP酶與ATP水解反應(yīng)耦合的轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)嚴(yán)格的化學(xué)反應(yīng)，即每分子ATP水解能夠使一定數(shù)量的溶液分子被轉(zhuǎn)運(yùn)。例如，對(duì)于鈉鉀ATP酶，每分子ATP水解能夠使3個(gè)鈉離子被運(yùn)出細(xì)胞，同時(shí)2個(gè)鉀離子被運(yùn)入。它們可以將物質(zhì)從低濃度的一邊運(yùn)送到高濃度的一邊。這一過(guò)程被稱為主動(dòng)運(yùn)輸，需要耗費(fèi)ATP。當(dāng)ATP不足時(shí)，這些轉(zhuǎn)運(yùn)功能下降，細(xì)胞的內(nèi)、外動(dòng)態(tài)平衡被打破，這些打破的平衡將嚴(yán)重影響細(xì)胞各種功能的進(jìn)行，甚至加速細(xì)胞衰老，并誘導(dǎo)細(xì)胞的消亡。
3、細(xì)胞的自我更新障礙
細(xì)胞內(nèi)的眾多細(xì)胞器及功能蛋白等等，都是處于不斷更新之中，才能維持細(xì)胞的生存及基本功能。更新過(guò)程中的分解、合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、組裝和嵌入等工作都需要ATP提供能量。ATP不足，這些更新工作將遲緩，難以替換已經(jīng)消亡了的那些細(xì)胞組成，影響細(xì)胞功能的儲(chǔ)備和發(fā)揮。這些影響相互作用，細(xì)胞的功能逐步降低甚至發(fā)生障礙，而且難以恢復(fù)。
4、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)障礙
細(xì)胞正常的生命活動(dòng)依賴與大量轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的準(zhǔn)確調(diào)控，而眾多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)時(shí)需要ATP的支持。一旦ATP不足，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)延遲、不足甚至障礙，細(xì)胞活動(dòng)的調(diào)控將出現(xiàn)紊亂，細(xì)胞的功能降低甚至也出現(xiàn)紊亂。
勞損發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，勞損組織中的細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降，難以滿足細(xì)胞維持正常功能的需要，引起一系列的細(xì)胞障礙，是勞損發(fā)生的主要起因，也是核心的內(nèi)部因素。