4.甲疏锭型活性甲硫氨酸 G00- EC-H CH, CH TC~g粽作 (S-adensylatrthionio】 以上高能化合物中含有佛酸基团的占绝大多数，但并不是所有含碑酸基团的化合物都属 于高能骑酸化合物。例如6-磷酸荷萄糖，甘油磷脂等化合物，水解时每摩尔只能释出100 3000卡（即4.184千焦一12.552千焦）能量。因此属于低能磷酸化合物。 应该指出，以上所举的高能化合物在水解时都有特定的健型（用“~”表示）断裂。这些特 定键型所以能释放大量的白由能，主要是由它们的特定能型（即糙合型式linkage type)所决 定的。这些键合形式都比较活泼，具有大的反应势能，很容易被水解而断裂，而且水解后形成 的产物含有较少景的自由能。例如，上述化合物中AI卫的酸酐键，它比磷酯键更为活泼，乙 院磷酸的酰基碑酸途是一个混合酸酐镜，也比较活没，烯醇辩酸虽然是磷酯键，但由于这个键 勞边有x键与0”上的P电子共轭，所以更活泼。磷谦胺键同样可用P-Z共轭解拜，这些化 合物的健断裂后房形成的产物都含有很少的自由能。根据以上原理，便可容易地分析哪些化 合物员于高能化合物。ATP等高能化合物的性质还格作进一步说明。 三、ATP的特殊作用 ATP在一切生物的生命活动中都起者重婴作用在细胞的细胞核、细胞质和线粒体中都 有ATP存在。 当pH-7.0时，因ATP和ADP的磷酸基团几乎完全解而成为多电荷负离子形式： ATP和ADP-。在细胞内，因有大量Mg+离子存在，而使ATP和ADP结合成为 MgAP-和MgADP-复合物形式， 00 0-0一-0P0一核篮-腺苷 0.p0 0 Ng ATP2- Mg ADP- 前面已经提及，细胞中的磷酸化合物根据其水解时释放自由能的多少可分为高能磷酸化 合物和低能磷酸化合物。但在不同的磷酸化合物之间AG′的大小并没有高能和低能的明显 界限。从表10-2中可看出，△G值是遂步下降的。ATP所释放的自由能值正处在中间的位 。 ·20·
表03：某些钠酸化合物水解的标准自由能变化 G “破机括团转材梦能 化合物 于卡体尔 干耳/摩尔 △(午卡/尔)(牛陈7尔) 破酸蝇醇式丙用酸 -1d.80 =61.9 14.8 61.9 3-磷酸甘鞋验酶酸 -11.8 -9.3 .8 9,日 -1080 710 32,2 ATP(-ADP+Pi) -7.30 80.5 ADP(-AMP+PD 7.3 +Pi 209 0. 果糖6-动酸 -15.9 3.8 15.9 i-8.30 =18,8 3.3 甘油-1-降酸 -2.30 -93 w. 82. 表10-2中在AP以上的任何一种确酸化合物都领向于将裤酸基团转移给在它以下的 磷酸变体分子。例如ADP舶接受在AP以上的磷酸基团。面ATP则倾响于格其磷酸基园 转移给在它以下的受体，例如D-衢萄糖，表102清隋表明了不同脾酸化合物其醉酸基团转移 的热力学趋势或转移势能的大小（一般用无方向的正值表示）。A四末端磷酸基团水解时，其 标准自由能变化为-7,3千卡/摩尔(-30.6千焦/摩尔)，而猫萄糖-6-磷酸永解时，其△G, 值只有-3.3千卡/降尔(-13.8千焦/岸尔)。 四、ATP的结构特性与其自由能释放 ATP水解时释放出较高的标准自由能，和它的结构特点有直接关系。在它的结构中除酸 酐键本身的特点外影响自由能释放的还有三个重要的因素。其一是它的三个磷酸基团，使它 在pH7.0时带有4个负电荷并在水解时形成三种产物，ADP-,O?和H。在标准状况 下，APP,ADP和HPO的浓度都为1摩尔浓度。.而在p旺7.0时的E*离子浓度只有 10鉴尔浓度，根据质量作用定律，H+离子的低浓度即导致ATP向分解的方向进行，如下 式所示： ATP-+HOADP+HPO+H+ 其他晓酸化合物如醉酸葡萄蘑在正70水解时，不产生额外的子，因此也没有像 ATP水解那样的推动力。 6-磷酸-葡萄糖+H,0一→葡萄精+P0g 其二是ATP在p日7.0时它所带的4个电荷的作用，这4个负电荷在空间上相距很近， 它们互相排斥，当AP的宋绮磷酸基团脱下后，分子内相同电荷的斥力由于形成ADP一和 HPO面缓和。ADP和HPO?再结合而形成AI平分子的可能性极小，因此促使AP向 水解的方向进行。而6辟酸葡花糖水解后形成的葡莺精分子没有电荷，葡萄精和PO好互 不排斥，因此比较易于再结合形成6酸葡萄
其三是ATP水解后所形成的产物ADP-和PO都是'共振杂化物(resonance hy tr),其中某些电子所处的位置和在AP分子中相比，正是具有發小能量的构象形式，因此 当AT四水解时产物ADP和HPO?中的电子可降到最低能水平而促使ATY释放较多的 自由能。 五、ATP的共同中间体”(common)作用 从表10-2中已清楚表明ATP的△G·在所有含辞酸基团化合物中处于中间位置，这使 AP有可能在碗酸基团转移中作为中间载体而起作用已如前述。在物质的分解代谢中，形成 一些富含高能的游酸化合物，阕如碳酸烯醇式丙酮酸和子辞骏甘油酸列酸（即18二磷酸 甘油酸)，都是葡萄精分祭的中间产物，萄萄糖降解为乳酸时所放出的大部分自由能都保留在 这两个化合物中，在细脂内这两个化合物不直接水解，面是通过特殊激酶的作用，以转移磷酸 基团的形式将排获的自由能传递给ADP从而形成ATP。 -碎酸甘酸酸中ADP三ATP+3磷酸甘洁 磷稳烯醇式丙酮酸+ADP,二ATP+烯醇式丙 A四道过臻酸基团转移，使酸酐健的大部分自由能传递给磷酸基团的受体分子，例如葡 萄糖、甘油，而形成6-醉酸葡萄糖，子磷酸甘油 AP+D-考袋gADP+D-6南精 AP+甘码ADP+3-酸甘油 6-磷酸猫萄和3弹酸甘油比D葡萄物和甘油都合有较高的能量，从而起到活化分子 的作用，这种活化有利于酶促反应的进行。 ATP作为碳酸基团共同巾间传递体的作用，可用图10-2表示如下： 从图10-2可以看到，ATP在传逆能：方面所起的重要作用，ATP在传递能喷方面起者 16耐酸然醇式丙酮酸 酸肌酸（磷酸贮备物） 、-税酸葡萄 3-酸甘油 盈10-AT作为磷法团共制中间传逆体示意图 酸基转移势能的测定条件为特座状况，1干卡-4,18千焦耳
转运站的作用。它是能量的换带者和转运者，但并不是能量的贮存者。有贮能作用的物质是 磷酸肌酸和磷酸氨酸。 六、确酸肌酸(pi),确酸精氨酸(pho9 poarginine)的贮能作用 牌酸肌破又称肌酸磷酸(rentin0 phosphate)是易兴奋组织如肌肉、脑、神经等唯-一能 起暂时储能作用的物质。醉酸肌酸水解的△G'为-43.059千焦耳/摩尔(-10.3千卡/ 尔。 o-XC-at令-0美题眼a全o “g 0 ADP ATP NH 裤酸服酸： 肌 略高于AP水解的△G',能将庆贮存的能量随群酸基团迅速转移给ADB,:以形成ATP 醉酸肌酸转移其磷酸基团的喉一途径就是ADP-ATP途径，因此可以认为磷酸肌酸是高能 物质A四的能量贮存岸。当ATP合成迅速时，肌酸激酶即催化由ATP和肌酸的磷酸基团 转移，从面使ATP处于相对稳定态，即一定的浓度水平。肌肉中磷酸肌酸的含敏比AP的 高34倍，足以维持A1P的恒定水平。 醉酸精氨驶是无脊推动物肌肉中的贮能物质，它的作用和磷骏肌酸完全相同。都能在一 定时间内给澈烈沿动的肌肉细胞提供能量需要，并维持ATP的水平。 磷酸肌酸和礴酸精氨酸通过磷酸基团的转移作为贮能物质统称为磷酸原(phc9phge3。 七、ATP断裂形成AMP和焦磷酸的作用 在某些情况卡ATP的B-和Y-磷酸基团一起断开，形成AMP和焦辞酸(PP): ATP4E,0一+4MP+PPi 这一反应的标准自由能变化△仔。一7,7千卡/摩尔=一3219千焦耳/廉尔，.比ATP前Y 酸基扭水解释放出的自由能（△G'=-7.3千卡/摩尔-30.14千焦耳/摩尔）略高。 无机焦磷酸进一步水解形成两个无机碳殿分子： P+0→2：4G-6.9千卡/康尔-28.843千焦耳/廉尔 母此ATP降解为AMP和2分子无机裤酸的总反应是， ATP+3H,0-→AMP+2Pi△G=-14.6千卡/尔=-61.023千焦耳/摩尔 因此ATP降解为AMP和两个P的△G'值恰好等于ATP降解为ADP,和ADP降解为 AMP两个△C'值之和。 虽然表面看来由AP降解为AMP和PP1似乎对生物机体不是经济利用脑的途径，但 这种途径往往具有其他生倒学意义。例如1荧火虫的发光物质“虫荧光衡腺背酸”(luciforyl wienylato)的形成就是白ATP降解为AMP和PPi来提供腺苷酸。 在脂防酸与辅降A的反应中，ATR也是断裂为AMP和PPi以供给储量：
ATW+RCO0H÷CoA-SE之AMP+PPi+RG0gCoA 器坊酸 40.千卡/尔=0.836焦耳/保尔 这里AP释放的全部自由能都被脂酰辅酶A获得，使脂肪酸分子变成活化的形式。 AMP在机体内可依靠以下反应形成ADP AMP+ATP2ADP ADP再腾酸化又形成了ATP。 ADP分子还可在腺苷酸激酶(adenylstekinas)的作用下，形成一分子ATP和一分子 AMP。 这个反应使得腺苷酸激酶具有潤节细胞AP水平的作用。当肌肉细胞收缩时，ADP就 可在腺苷酸激酶的作用下，补充细胞对ATP的需要。 八、ATP系统的动态平衡 生活细胞在生命活动中无时无刻不需要能量供应，可以理解ATP的耗是可碗的，ATP 依靠ATP一ADP系统传递磷酸基团并提供能量，也靠它不断补充自己。定景测定表明， 细胞内ATP的含量是比较平稳的。这种相对稳定的浓度如何能满足某些细跑，侧如处于强 烈运动的肌肉细胞对ATP的大量需耍？这就要求APP和ADP转换速度能够随细胞活动的 需要而不晰变化。银胞合成ATP的速度受细胞消耗ATP速度的调艺，ADP的含量对ATP 的合成迷度起直接的调控作用。细胞内有一系列的调节系统， 一方面提供细胞所诺的AP 另一方面使ATP仍能维持相对恒定的水平，这就是动态平衡， 细胞内ATP维持动态平恒的事实，可用P标记的无机磷酸作为“探针”子以证明。 用标记的无机磷酸培育细胞，短时间内分离出细胞的AP可以发现，ATP的浓度虽然 没有改变，但其末端磷酸基团却迅速地带上放射性标记。动物细胞内ATPY碎酸基团的半 寿翔为1一-2分钟，细蓝中只有儿秒钟。这意味羚AP的Y酸基团在迅速地脱去，新的Y 辩酸基团又迅速地出无机磷酸予以补充。这类实验有力地证明了ATP在体内确实处在动态 平衡之中。ATP以及其他许多物质在机体内的动态平衡，构成机体维持正带生命活动所需要 的相对稳定的内环蔬。 提要 化学反应进行的方向总是朝着一个平变位置进行，平衡时它与其周园环境的熵值之和处 于最高值，两英自由能值处于最低值，任何反应都有喷定的长准自由能变化位△，生物化学 体系的标渗自由能变化是当温度为25℃，压力为1.0大气压，反应物和产物的浓度都是1廉 尔/升，反应的p为7.0时所测舞之值。标准自由能改变△G可由公式 ,24