アデノシン三リン酸の略である小分子ATPは、すべての生物の主要なエネルギー担体です。 人間の場合、ATPは体内のすべての細胞のエネルギーを貯蔵して使用する生化学的方法です。 ATPエネルギーは、他の動植物の主要なエネルギー源でもあります。
ATP分子構造
ATPは、核酸塩基のアデニン、5炭素の糖リボース、および3つのリン酸基（アルファ、ベータ、ガンマ）で構成されています。 ベータリン酸塩とガンマリン酸塩の間の結合は、特にエネルギーが高いです。 これらの結合が切断されると、さまざまな細胞応答とメカニズムを引き起こすのに十分なエネルギーが放出されます。
ATPをエネルギーに変える
細胞がエネルギーを必要とするときはいつでも、それはベータ-ガンマリン酸結合を切断して、アデノシン二リン酸（ADP）と遊離リン酸分子を作成します。 細胞は、ADPとリン酸を組み合わせてATPを作ることにより、過剰なエネルギーを蓄えます。 細胞は、呼吸と呼ばれるプロセスを通じてATPの形でエネルギーを取得します。これは、6炭素グルコースを酸化して二酸化炭素を形成する一連の化学反応です。
呼吸のしくみ
呼吸には、好気性呼吸と嫌気性呼吸の2種類があります。 好気性呼吸は酸素で起こり、大量のエネルギーを生成しますが、嫌気性呼吸は酸素を使用せず、少量のエネルギーを生成します。
好気性呼吸中のブドウ糖の酸化はエネルギーを放出し、それは次にADPと無機リン酸塩（Pi）からATPを合成するために使用されます。 呼吸中は、6炭素グルコースの代わりに脂肪とタンパク質を使用することもできます。
好気性呼吸は細胞のミトコンドリアで起こり、解糖、クレブス回路、シトクロム系の3つの段階で起こります。
解糖中のATP
細胞質で起こる解糖の間に、6炭素のブドウ糖は2つの3炭素のピルビン酸単位に分解します。 除去された水素は水素担体NADと結合してNADHを生成します2. これにより、2ATPの純利益が得られます。 ピルビン酸はミトコンドリアのマトリックスに入り、酸化を経て二酸化炭素を失い、アセチルCoAと呼ばれる2つの炭素分子を生成します。 持ち去られた水素はNADと結合してNADHを作ります2.
クレブス回路中のATP
クエン酸回路としても知られるクレブス回路は、NADHとフラビンアデニンジヌクレオチド（FADH）の高エネルギー分子を生成します2）、およびいくつかのATP。 アセチルCoAがクレブス回路に入ると、オキサロ酢酸と呼ばれる4炭素の酸と結合して、クエン酸と呼ばれる6炭素の酸を生成します。 酵素は一連の化学反応を引き起こし、クエン酸を変換し、高エネルギーの電子をNADに放出します。 反応の1つでは、ATP分子を合成するのに十分なエネルギーが放出されます。 各グルコース分子に対して、システムに入る2つのピルビン酸分子があります。これは、2つのATP分子が形成されることを意味します。
シトクロムシステム中のATP
水素キャリアシステムまたは電子伝達系としても知られるシトクロムシステムは、最も多くのATPを生成する好気性呼吸プロセスの一部です。 電子伝達系は、ミトコンドリアの内膜上のタンパク質で形成されています。 NADHは水素イオンと電子を鎖に送ります。 電子は膜内のタンパク質にエネルギーを与え、それが膜全体に水素イオンを送り出すために使用されます。 このイオンの流れがATPを合成します。
合計で、38個のATP分子が1つのグルコース分子から作成されます。