細胞中三磷酸腺苷ATP的結構、原理及作用

ATP是三磷酸腺苷的簡稱，它是一種復雜的分子，可作為能量包用于大多數(shù)生物體細胞中發(fā)生的數(shù)千種反應。除了人類，微生物也依賴 ATP 來滿足它們的能量需求。

ATP的特殊結構及原理
ATP 是大多數(shù)細胞過程的主要能量來源。ATP的組成部分是碳、氮、氫、氧和磷。由于ATP中存在不穩(wěn)定的高能鍵，在反應中很容易水解釋放出大量能量。

ATP 中酶促去除磷酸基團以形成 ADP 會釋放大量能量，這些能量被細胞用于多種代謝過程以及蛋白質(zhì)等大分子的合成。從 ATP 中去除第二個磷酸基團導致進一步的能量釋放和一磷酸腺苷 (AMP) 的形成。
當有機體不需要能量時，磷酸基團會被添加回 AMP 和 ADP 以形成 ATP - 這可以根據(jù)需要在以后水解。因此，ATP 作為細胞通路的可靠能源發(fā)揮作用。

ATP在細胞中的作用
ATP 可用于多種細胞過程。下面簡要討論ATP在細胞中的一些重要功能：

1.主動運輸
ATP 在諸如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等大分子進出細胞的運輸中起關鍵作用。ATP 的水解為主動運輸機制提供了所需的能量，以將這些分子攜帶穿過濃度梯度。將分子轉(zhuǎn)運到細胞中稱為內(nèi)吞作用，而將分子轉(zhuǎn)運出細胞稱為胞吐作用。

2.細胞信號轉(zhuǎn)導
ATP 在細胞內(nèi)和細胞外信號傳導中都具有關鍵功能。它很容易被哺乳動物組織中的嘌呤能受體識別 - 它從突觸和軸突釋放會激活調(diào)節(jié)細胞內(nèi)鈣和環(huán) AMP 水平的嘌呤能受體。
在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，腺苷調(diào)節(jié)神經(jīng)發(fā)育、免疫系統(tǒng)控制和神經(jīng)元/神經(jīng)膠質(zhì)信號傳導。
ATP 也參與信號轉(zhuǎn)導——它的磷酸基團在磷酸鹽轉(zhuǎn)移反應中被激酶耗盡，從而激活蛋白激酶反應的級聯(lián)反應。
 
3.結構維護
ATP通過幫助細胞骨架元件的組裝，在保護細胞結構方面起著非常重要的作用。它還為鞭毛和染色體提供能量以維持其適當?shù)墓δ堋?br />
4.肌肉收縮
ATP 對肌肉的收縮至關重要；它與肌球蛋白結合以提供能量并促進其與肌動蛋白結合以形成交叉橋。然后釋放 ADP 和磷酸鹽，一個新的 ATP 分子與肌球蛋白結合。這打破了肌球蛋白和肌動蛋白絲之間的交叉橋，從而釋放肌球蛋白以進行下一次收縮。

5.DNA和RNA的合成
在 DNA 合成過程中，核糖核苷酸還原酶 (RNR) 將來自核糖核苷二磷酸的糖殘基還原成脫氧核糖核苷二磷酸，例如 dADP。

因此，RNR 調(diào)節(jié)有助于保持細胞中脫氧核苷酸 (dNTP) 的平衡。低濃度的 dNTP 會抑制 DNA 合成和修復，而高濃度的 dNTP 會產(chǎn)生誘變，因為 DNA 聚合酶在 DNA 合成過程中往往會添加錯誤的 dNTP。
來自 ATP 的腺苷是 RNA 的組成部分，在 RNA 聚合酶的 RNA 合成過程中直接添加到 RNA 分子中。焦磷酸鹽的去除提供了該反應所需的能量。