2013公衛(wèi)助理醫(yī)師：高能磷酸化合物的儲存和利用

　　無論是底物水平磷酸化還是氧化磷酸化，釋放的能量除一部分以熱的形式散失于周圍環(huán)境中之外，其余部分多直接生成ATP，以高能磷酸鍵的形式存在。同時，ATP也是生命活動利用能量的主要直接供給形式。

　　(一)高能化合物

　　人體存在多種高能化合物，但這些高能化合物的能量并不相同。

　　體外實(shí)驗中，在pH7.0，25℃條件下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時釋放的能量為7.1千卡或30.4千焦耳，在體內(nèi)，pH7.4，37℃，ATP、ADP+Pi、Mg2+均處于細(xì)胞內(nèi)生理濃度的情況下，每克分子ATP水解生成ADP+Pi時釋放的能量為33.5-50千焦耳或8-12千卡(表6-4)。

　　表6-4　幾種常見高能化合物水解時釋放的能量

　　衛(wèi)生學(xué)規(guī)定，中度體力勞動者每日每kg體重需供給能量34-40千卡，若一成人重70kg，從事中度體力勞動，則每日應(yīng)供應(yīng)含能量2450千卡的食物，其中40%的能量轉(zhuǎn)變成化學(xué)能儲存于ATP分子的高能鍵中，這一部分能量應(yīng)為2450×0.4=980.0千卡，按每克分子ATP水解生成ADP+Pi釋放7.3千卡能量計算，應(yīng)當(dāng)合成：980÷7.3=134.3克分子ATP，ATP的分子量為507.22，所以134.3克分子ATP重達(dá)68.12kg，這足以表明ATP在體內(nèi)的代謝十分旺盛。

　　ATP在能量代謝中之所以重要，就是因為ATP水解時的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化位于多種物質(zhì)水解時標(biāo)準(zhǔn)自由能變化的中間，它能從具有更高能量的化合物接受高能磷酸鍵，如接受PEP、1，3-二磷酸甘油、磷酸肌酸分子中的～Pi生成ATP，ATP也能將～Pi轉(zhuǎn)移給水解時標(biāo)準(zhǔn)自由能變化較小的化合物，如轉(zhuǎn)移給葡萄糖生成G-6-P。

　　(二)ATP能量的轉(zhuǎn)移

　　ATP是細(xì)胞內(nèi)的主要磷酸載體，ATP作為細(xì)胞的主要供能物質(zhì)參與體內(nèi)的許多代謝反應(yīng)，還有一些反應(yīng)需要UTP或CTP作供能物質(zhì)，如UTP參與糖元合成和糖醛酸代謝，GTP參與糖異生和蛋白質(zhì)合成，CTP參與磷脂合成過程，核酸合成中需要ATP、CTP、UTP和GTP作原料合成RNA，或以dATP、dCTP、dGTP和dTTP作原料合成DNA。

　　作為供能物質(zhì)所需要的UTP、CTP和GTP可經(jīng)下述反應(yīng)再生：

　　UDP+ATP→UTP+ADP

　　GDP+ATP→GTP+ADP

　　CDP+ATP→CTP+ADP

　　dNTP由dNDP的生成過程也需要ATP供能：

　　dNDP+ATP→dNTP+ADP

　　(三)磷酸肌酸

　　ATP是細(xì)胞內(nèi)主要的磷酸載體或能量傳遞體，人體儲存能量的方式不是ATP而是磷酸肌酸。肌酸主要存在于肌肉組織中，骨骼肌中含量多于平滑肌，腦組織中含量也較多，肝、腎等其它組織中含量很少。

　　磷酸肌酸的生成反應(yīng)如下：

　　肌細(xì)胞線粒體內(nèi)膜和胞液中均有催化該反應(yīng)的肌酸激酶，它們是同工酶。線粒體內(nèi)膜的肌酸激酶主要催化正向反應(yīng)，生成的ADP可促進(jìn)氧化磷酸化，生成的磷酸肌酸逸出線粒體進(jìn)入胞液，磷酸肌酸所含的能量不能直接利用;胞液中的肌酸激酶主要催化逆向反應(yīng)，生成的ATP可補(bǔ)充肌肉收縮時的能量消耗，而肌酸又回到線粒體用于磷酸肌酸的合成。