高能磷酸化合物.doc

高能化合物指体内氧化分解中，一些化合物通过能量转移得到了部分能量，把这类储存了较高能量的化合物，如三磷酸腺苷（ATP),磷酸肌酸,称为高能化合物.它们是生物释放,储存和利用能量的媒介,是生物界直接的供能物质。生物体内，键水解时能释放21 kJ/mol 以上键能的化合物称为高能化合物。高能磷酸化合物高能磷酸化合物（energy rich phosphate compounds）机体内有许多磷酸化合物如ATP，3磷酸甘油酸，氨甲酰磷酸，磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸肌酸，磷酸精氨酸等，它们的磷酸基团水解时，可释放出大量的自由能，这类化合物称为高能磷酸化合物。ATP是这类化合物的典型代表。ATP水解生成ADP及无机磷酸时，可释放自由能7.3千卡（30.52千焦）。一般将水解时释放自由能在5.0千卡（20.9千焦）以上的称为高能化合物。5.0千卡以下的称为低能化合物，化学家认为键能是指断裂一个键所需要的能量，而生物化学家所指的是含有高能键的化合物水解后释放出的自由能。高能键用“”表示。磷酸肌酸在肌肉或其他兴奋性组织（如脑和神经）中的一种高能磷酸化合物，是高能磷酸基的暂时贮存形式。磷酸肌酸水解时，每摩尔化合物释放10.3千卡的自由能，比ATP释放的能量（每摩尔7.3千卡）多些。磷酸肌酸能在肌酸激酶的催化下，将其磷酸基转移到ADP分子中。当一些ATP用于肌肉收缩，就会产生ADP。这时，通过肌酸激酶的作用，磷酸肌酸很快供给ADP以磷酸基，从而恢复正常的ATP高水平。由于肌肉细胞的磷酸肌酸含量是其ATP含量的34倍，前者可贮存供短期活动用的、足够的磷酸基团。在活动后的恢复期中，积累的肌酸又可被ATP磷酸化，重新生成磷酸肌酸，这是同一个酶催化的相反的反应。因为细胞中没有其他合成和分解磷酸肌酸的代谢途径，此化合物很适合完成这种暂时贮存的功能。在许多无脊椎动物中，磷酸精氨酸代替磷酸肌酸为能的贮存形式。可用人的短跑为例说明磷酸肌酸的功能。肌肉中磷酸肌酸的含量为17微摩尔/克，全速短跑可消耗磷酸肌酸13微摩尔/克，故它仅可作为最初4秒钟的能量来源，但它可提供时间来调节糖酵解酶的活性，使肌肉通过酵解得到能量。在脊椎动物中，肌酸与ATP反应可逆地生成磷酸肌酸，这个反应是由肌酸激酶催化的。 磷酸肌酸 医疗用途：心脏问题。 体育用途：磷酸肌酸是一种可以提高肌肉力量的高能化合物，与蛋白合成激素结合使用可达到最佳效果。AMP一磷酸腺苷（adenosine monophosphate）由一分子腺苷与一个磷酸根组成的化合物，是一种核苷酸。它同时也是我们常说的腺嘌呤核糖核苷酸，RNA的组成单位之一。ADP二磷酸腺苷（adenosine diphosphate） 由一分子腺苷与两个相连的磷酸根组成的化合物，是一种核苷酸。在生物体内，通常为三磷酸腺苷（ATP）水解失去一个磷酸根，并释放能量后的产物。当一个ATP分子的磷酸根水解断裂时，会产生二磷酸腺苷，并释放出7.3千卡的能量。反之，二磷酸腺苷与磷酸根反应（吸收能量）会生成三磷酸腺苷。在光合作用中吸能过程就有此反应。ATP三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate)在生物化学中，三磷酸腺苷是一种核苷酸，作为细胞内能量传递的“分子通货”，储存和传递化学能。ATP在核酸合成中也具有重要作用。ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构是可以简写成A-PPP，其中A代表腺苷，P代表磷酸基团，代表一种特殊的化学键，叫做高能磷酸键，高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来。ATP可以水解，这实际上是指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是细胞内一种高能磷酸化合物。 化学性质ATP由腺苷和三个磷酸基所组成，分子式C10H16N5O13P3，化学简式C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H，分子量507.184。三个磷酸基团从腺苷开始被编为、和磷酸基。ATP的化学名称为5-三磷酸-9-D-呋喃核糖基腺嘌呤，或者5-三磷酸-9-D-呋喃核糖基-6-氨基嘌呤。 合成ATP的立体结构ATP可通过多种细胞途径产生，最典型的如在线粒体中通过氧化磷酸化由ATP合成酶合成，或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。ATP合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。每分子葡萄糖先在胞液中产生2分子丙酮酸同时产生2分子ATP，最终在线粒体中通过三羧酸循环产生最多36分子ATP。 人体中的ATP人体中ATP的总量只有大约0.1摩尔。人体细胞每天的能量需要水解200-300摩尔的ATP，这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000-3000次。ATP不能被储存，因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗. 其它三磷酸苷活细胞中也有其他的高能三磷酸盐如鸟苷三磷酸。能量可以在这些三磷酸盐和ATP中由磷酸激酶催化反应之类的反应转移：当磷酸键被水解的时候能量就会被释放。这种能量可以被多种酶、肌动蛋白和运输蛋白用于细胞的活动。水解还会生成自由的磷酸盐和二磷酸腺苷。二磷酸腺苷又可以被进一步水解为另一个磷酸离子和一磷酸腺苷。ATP也可以被直接水解为一磷酸腺苷和焦磷酸盐，这个反应在水溶液中是高效的不可逆反应。 ADP与GTP的反应ADP + GTPATP + GDP 二磷酸腺苷 + 三磷酸鸟苷三磷酸腺苷 + 二磷酸鸟苷 C10H15N5O10P2+C10H16N5O14P3C10H16N5O13P3+C10H15N5O11P2ATP可能会被作为纳米技术和灌溉的能源。人工心脏起搏器可能收益于这种技术而不再需要电池提供动力。三磷酸腺苷是体内广泛存在的辅酶，是体内组织细胞所需能量的主要来源，蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需ATP参与。ATP经腺苷酸环化酶催化形成环磷酸腺苷(cAMP)，是细胞内的生物活性物质，对细胞许多代谢过程有重要的调节作用。ATP为蛋白质、糖原、卵磷脂、尿素等的合成提供能量，促使肝细胞修复和再生，增强肝细胞代谢活性，对治疗肝病有较大针对性。但外源性ATP不易进入细胞，且与体内需要的量比较，可能提供的量微不足道。三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate，ATP)【异名】腺三磷。【主要成分】三磷酸腺苷。【药理作用】本品为一种辅酶。有改善肌体代谢的作用，参与体内脂肪、蛋白质、糖、核酸及核苷酸的代谢，同时又是体内能量的主要来源。适用于细胞损伤后细胞酶减退引起的疾病。动物试验发现本品对心肌细胞的电生理有明显作用，可抑制慢反应细胞的钙离子内流，阻断和延长房室结折返环路的前向传导，大剂量尚可阻断房室旁路的折返性，具有增强迷走神经的作用，可用室上性心动过速。【适应证】室上性心动过速、心力衰竭、心肌炎、心肌梗塞、脑动脉硬化、冠状动脉硬化、急性脊髓灰质炎。ATP对人体供能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。非乳酸能（ATPCP）系统一般可维持10秒肌肉活动 无氧代谢 乳酸能系统一般可维持13分的肌肉活动 非乳酸能（ATPCP）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13秒，要靠CP分解提供能量，但肌肉中CP的含量也只能够供ATP合成后分解的能量维持68秒肌肉收缩的时间。因此，进行10秒以内的快速活动主要靠ATPCP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13