1.10: ATP
ATP Structure and Function
ATPの中心はアデノシン一リン酸（AMP）というヌクレオチドです。 他のヌクレオチド同様、AMP はリボース分子に結合した窒素塩基（アデニン分子）と 1 つのリン酸基で構成されています。 このコア分子に 2 つ目のリン酸基を付加すると、アデノシン二リン酸 (ADP) が形成され、3 つ目のリン酸基を付加するとアデノシン三リン酸 (ATP) が形成される。
ATP（アデノシン三リン酸）には、加水分解によって ADP（アデノシン二リン酸）やAMP（アデノシン一リン酸）にできるリン酸基を 3 つ持っている。 リン酸基が全くない場合、その分子は「ヌクレオチド」ではなく「ヌクレオシド」と呼ばれる。
AMPへのリン酸基のリン酸化または縮合は、エンドエルゴニックプロセスである。 これに対して、ATPから1つまたは2つのリン酸基を加水分解（水によって分割）するプロセス（脱リン酸化と呼ばれる）は、発熱性プロセスである。 なぜでしょうか？ エンドエルゴニック、エクセルゴニックという言葉は、生成物と反応物の間の反応の自由エネルギーの差ΔGの符号を指していることを思い出しましょう。この場合、ヌクレオチドのリン酸化または脱リン酸化の方向で、反応に明示的に方向を割り当てているのです。 このリン酸化反応では、反応物はヌクレオチドと無機リン酸であり、生成物はリン酸化されたヌクレオチドと水である。 脱リン酸化/加水分解反応では、反応物はリン酸化されたヌクレオチドと水であり、生成物は無機リン酸とヌクレオチドからリン酸を1つ除いたものです。
ギブス自由エネルギーは「状態関数」で、反応がどう起こるかは問題ではなく、開始状態と終了状態を考慮すればいいのです。 反応物であるATPと水は、その原子構造と構成原子間の結合の種類によって特徴付けられ、いくつかの自由エネルギーは、それぞれの結合とその可能な配置に関連付けることができます – 同じように生成物についても。 ATPの加水分解では、結合が切断され、新しい配列に再構成される。 この反応を生成物と反応物の立場から見てみると、「反応物の原子と結合をどのように組み換えて生成物を得るか？「という観点から反応を見ると、ATPでは酸素とリンの間のホスホアンヒドリド結合が、水では酸素と水素の間の結合が、OH（水の分解に由来）とリン（遊離したPO3-2から）間の結合が、そしてH（水の分解に由来）とリン酸化ヌクレオチド上の末端酸素間に結合が形成されなければならないことがわかる。 これらの結合再編成（水に直接関連するものを含む）に伴うエネルギーの変化の総和が、この反応をexergonicにしています。
Possible Exercise
上のATPの図と水分子がどのようなものかについての知識を使って、上に述べた反応ステップの図を描いてください：無水リン酸結合の切断、水の切断、新しい結合の形成によりADPと無機リン酸が形成されます。
Another thought-
上に示した結合転位の説明では、ATP を作るために ADP に 3 つ目のリン酸基を付加する分離が、なぜ（標準条件下で）エンドゴーニックであるのか説明できない。 前後の構造を見て、なぜリン酸を加えると仕事が必要になり（正の∆Gを持つ）、リン酸を分解すると負の∆Gを表すのか、何か説明を思いつきますか？