exergonic、エネルギー放出反応でさえ、進行するために少量の活性化エネルギーを必要とする。 しかし、それらの生成物はそれらの反応物よりも多くの自由エネルギーを有するので、はるかに多くのエネルギー入力を必要とするエンダーゴン反応を 細胞内では、そのような反応に動力を与えるエネルギーはどこから来るのですか？ 答えは、アデノシン三リン酸、またはATPと呼ばれるエネルギー供給分子にあります。 ATPは小さくて比較的単純な分子ですが（図）、その結合の一部には、細胞の仕事を行うために利用できるエネルギーの急速なバーストの可能性が含まれてい この分子は、お金が人々が必要とするものと交換する通貨であるのと同じように、細胞の一次エネルギー通貨と考えることができます。 ATPは、エネルギーを必要とする細胞反応の大部分に電力を供給するために使用されます。
その名前が示すように、アデノシン三リン酸は、三つのリン酸基に結合したアデノシンで構成されています（図）。 アデノシン(Adenosine)は、窒素塩基アデニンと五炭素糖リボースからなるヌクレオシドである。 三つのリン酸基は、リボース糖から最も近い順に、α、β、およびγで標識されている。 一緒に、これらの化学グループは、エネルギー大国を構成しています。 しかし、この分子内のすべての結合が特に高エネルギー状態に存在するわけではありません。 リン酸塩をリンクする両方の結合は、壊れたときに、様々な細胞反応およびプロセスに電力を供給するのに十分なエネルギーを放出する、均等に高エネル これらの高エネルギー結合は、第二および第三の（またはベータおよびガンマ）リン酸基と第一および第二のリン酸基との間の結合である。 これらの結合が”高エネルギー”と考えられる理由は、そのような結合破壊の生成物-アデノシン二リン酸（ADP）と一つの無機リン酸基（Pi）—は、反応物よりもかなり低い自由エネルギーを有するためである：ATPと水分子。 この反応は水分子を使用して起こるため、加水分解反応と考えられています。 すなわち、ATPは次の反作用のADPに加水分解されます:ATP+H2O→ADP+Pi+自由エネルギー12{{ATP}+H rSub{サイズ8{2}}O ADP+P rSub{サイズ8{i}}+{自由エネルギー}}{}
ほとんどの化学反応と同様に、ATPのadpへの加水分解は可逆的である。 逆反応は、ＡＤＰ＋ＰｉからＡＴＰを再生する。 確かに、細胞はATPの再生に依存しているのと同じように、人々は何らかの収入を通じて費やされたお金の再生に依存しています。 ATP加水分解はエネルギーを放出するので、ATPの再生は自由エネルギーの入力を必要としなければならない。 ATPの形成は次の式で表されます:ADP+Pi+自由エネルギー→ATP+H2Osize12{{ATP}+H rSub{size8{2}}O ADP+P rSub{size8{i}}+{free energy}}{}
エネルギー源としてのATPの使用に関しては、二つの顕著な疑問が残っています。 正確にどのくらいの自由エネルギーがATPの加水分解で放出され、その自由エネルギーはどのように細胞の仕事をするために使用されますか？ ADPおよびPiへのATPの1モルの加水分解のための計算されたμ Gは-7.3kcal/モル（-30.5kJ/mol）です。 この計算は標準的な条件下で真であるため、セルラー条件下では異なる値が存在することが予想される。 実際、生きている細胞におけるATPの1モルの加水分解のためのμ Gは、標準条件での値のほぼ2倍である：14kcal/mol（-57kJ/mol）。
ATPは非常に不安定な分子です。 作業を迅速に行うために使用されない限り、ATPは自発的にADP+Piに解離し、このプロセス中に放出された自由エネルギーは熱として失われます。 上記の2番目の質問、つまり、ATP加水分解によって放出されたエネルギーが細胞内でどのように働くかは、エネルギー結合と呼ばれる戦略に依存する。 細胞はATP加水分解のexergonic反作用をendergonic反作用と結合し、進むようにそれらがする。 ATPを用いたエネルギー結合の一例には、細胞機能にとって非常に重要な膜貫通イオンポンプが含まれる。 このナトリウム-カリウムポンプ(Na+/K+ポンプ)は、ナトリウムを細胞から排出し、カリウムを細胞に送り込みます(図)。 細胞プロセスが細胞から細胞およびカリウムに大量のナトリウムを持って来るので、細胞のATPの大きいパーセントはこのポンプに動力を与える使われ ポンプはナトリウムおよびカリウムの細胞集中を安定させるために絶えず働く。 ポンプが1サイクル（3つのNa+イオンを輸出し、2つのK+イオンを輸入する）を回すためには、ATPの1分子を加水分解する必要があります。 ATPが加水分解されるとき、ガンマの隣酸塩は単に浮かびませんが、実際にポンプ蛋白質に移ります。 分子に結合するリン酸基のこのプロセスは、リン酸化と呼ばれます。 ATP加水分解のほとんどの場合と同様に、ATPからのリン酸塩は別の分子に移される。 リン酸化状態では，Ｎａ＋／Ｋ＋ポンプはより多くの自由エネルギーを有し，配座変化を受けるように誘発される。 この変更により、Na+をセルの外側に放出することができます。 その後、細胞外のK+に結合し、別の立体配座の変化を介してリン酸塩をポンプから切り離す。 リン酸塩のこの放出は、K+が細胞の内部に放出されるように誘発する。 本質的に、ATPの加水分解から放出されるエネルギーは、ポンプに動力を与え、Na+およびK+イオンを輸送するのに必要なエネルギーと結合される。 ATPはリン酸化によってエネルギーカップリングのこの基本的な形態を使用して細胞仕事を行う。
このサイトでATP産生解糖プロセスのインタラクティブなアニメーションを参照してください。ATPは生きている細胞のための主要なエネルギー供給分子です。
ATPは生きている細胞のための主要なエネルギー供給分子です。 ATPは、ヌクレオチド、5炭素糖、および3つのリン酸基で構成されています。 リン酸塩を接続する結合（ホスホアンヒドリド結合）は、高エネルギー含有量を有する。 ATPのadp+Piへの加水分解から放出されるエネルギーは、細胞の働きを行うために使用されます。 細胞はatpを使用して、ATP加水分解のexergonic反応をendergonic反応と結合させることによって作業を行う。 ATPはリン酸化として知られているプロセスによって別の分子に隣酸塩グループを寄付します。 リン酸化された分子は高エネルギー状態にあり、非リン酸化された形態よりも安定ではなく、リン酸塩の添加からのこの添加されたエネルギーは、分子がそのエンダーゴン反応を受けることを可能にする。