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ATP酶

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[[File:U=3959003616,257818547&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|ATP酶[https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=3959003616,257818547&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=3959003616,257818547&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
ATP酶又称为[[三磷酸腺苷酶]],是一类能将三磷酸腺苷(ATP)[[催化水解]]为二磷酸腺苷(ADP)和[[磷酸根离子]]的酶,这是一个释放能量的反应。在大多数情况下,能量可以通过传递而被用于驱动另一个需要能量的化学反应。这一过程被所有已知的生命形式广泛利用。
'''中文名''':[[ATP酶]]
 
'''全 称''':[[三磷酸腺苷酶]]
 
'''类 型''':化合物分子式A-P~P~P
 
'''应 用''':被已知的生命形式广泛利用参与的反应将三磷酸腺苷(ATP)催化水解为二磷酸腺苷(ADP)和磷酸根离子
[[File:U=1235376177,1258047925&fm=26&gp=0.gif|缩略图|ATP酶[https://ss0.bdstatic.com/70cFuHSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1235376177,1258047925&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss0.bdstatic.com/70cFuHSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1235376177,1258047925&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
==简介==
 
ATP是三磷酸腺苷的英文缩写符号,它是各种[[活细胞]]内普遍存在的一种高能[[磷酸化合物]]。高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol(千焦每摩尔)以上的磷酸化合物,ATP水解时释放的能量高达30.54kJ/mol。ATP的分子式可以简写成A-P~P~P。简式中的A代表腺苷,P代表磷酸基团,~代表一种特殊的化学键,叫做[[高能磷酸键]]。
 
ATP的水解实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时能够释放出大量的能量,[[ATP]]分子中大量的化学能就储存在高能磷酸键中。
 
部分ATP酶是内在膜蛋白,可以锚定在[[生物膜]]上,并可以在膜上移动;这些ATP酶又被称为跨膜ATP酶。
反应机制编辑
ATP酶与ATP水解反应耦合的转运是一个严格的化学反应,即每分子ATP水解能够使一定数量的溶液分子被转运。例如,对於钠钾ATP酶,每分子ATP水解能够使3个钠离子被运出细胞,同时2个钾离子被运入。
 
跨膜ATP酶需要ATP水解所产生的能量,因为这些[[酶]]需要做功:它们逆著热力学上更容易发生的方向来进行物质运输,换句话说,以膜为参照,它们可以将物质从低浓度的一边运送到高浓度的一边。这一过程被称为主动运输。
 
==作用机制==
 
关于ATP酶催化ADP氧化磷酸化成ATP的机制,先后提出过几种假说
[[File:U=3970295316,985520189&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|ATP酶[https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=3970295316,985520189&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=3970295316,985520189&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
1、化学偶联假说;
 
2、构象假说;
 
3、化学渗透假说。
 
目前流行的是化学渗透假说,由[[英国]][[生物化学家]]P.Mitchell于1961年提出。该学说很好地说明线粒体内膜中[[电子]]传递、质子电化学梯度建立、ADP磷酸化的关系,并具有大量的实验支持,得到公认并获得了1978年诺贝尔奖。 [1]
化学渗透假说的基本设想是:当高能电子沿呼吸链传递时,释放出的能量使质子(H+)从线粒体内膜的基质侧泵至膜间隙;内膜形成电化学质子梯度。在该梯度中蕴藏了能量,这种能量经ATP合成酶催化驱使ADP和[[无机磷酸]]形成[[ATP]],即为氧化磷酸化过程。此假说依据线粒体的功能有四点具体的假设:
 
1、呼吸链各组成成分在线粒体内膜上有一定的位置。当[[电子]]从一种载体传递至另一种载体时,将质子泵出基质
 
2、线粒体ATP合成酶复合体也可跨膜转运质子,但其作用是可逆的。该复合体利用足够的电化学质子梯度能量在其内部合成ATP,这时质子由膜间隙通过复合体向基质方向流动;当电化学质子梯度不足以合成ATP时,ATP酶复合体能水解ATP,产生的能量将质子从基质侧泵到膜间隙。
 
3、线粒体内膜一般不允许离子透过,特别是H+、OH-不能自由通透。
 
4、内膜上含有许多载体[[蛋白质]],作为中间物帮助代谢物和一些[[无机离子]]进、出基质腔。
[[File:U=2695761335,3539134643&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|ATP酶[https://ss0.bdstatic.com/70cFvHSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=2695761335,3539134643&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss0.bdstatic.com/70cFvHSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=2695761335,3539134643&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
==基本功能==
 
跨膜ATP酶可以为细胞输入许多新陈代谢所需的物质并输出毒物、代谢废物以及其他可能阻碍细胞进程的物质。例如,[[钠钾ATP酶]](又称为钠/钾离子ATP酶)能够调节细胞内钠/钾离子的浓度,从而保持细胞的静息电位;[[氢钾ATP酶]](又称为氢/钾离子ATP酶或胃质子泵)可以使胃内保持酸化环境。
 
除了作为离子交换器,跨膜ATP酶还有其他类别,包括共转运蛋白(co-transporter)和“泵”(也有部分“离子交换器”也被称为“泵”)。这些跨膜ATP酶中,有一些可以造成膜内外电荷的流动,其他的则不行,因此又可以将这些转运蛋白分为生电型(electrogenic)和非生电型。
 
==生理功能==
 
人体预存的ATP能量只能维持15秒,跑完一百公尺后就全部用完,不足的继续通过呼吸作用等合成ATP。纯净的ATP呈白色粉末状,能溶于水,作为药品可以提供能量并改善患者新陈代谢。ATP片剂可以口服,注射液可供[[肌肉注射]]或静脉注射。
 
===能源物质===
 
肌肉中储藏着多种能源物质,主要有三磷酸腺苷(ATP)、磷酸肌酸(CP)、肌糖元、脂肪等。
 
===能源物质的代谢===
[[File:U=4200424845,1663921500&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|ATP酶[https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=4200424845,1663921500&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=4200424845,1663921500&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
(一)无氧代谢
 
剧烈运动时,体内处于暂时缺氧状态,在缺氧状态下体内能源物质的代谢过程,称为无氧代谢。它包括以下两个供能系统。
 
①非乳酸能(ATP—CP)系统—一般可维持10秒肌肉活动无氧代谢。
 
②乳酸能系统—一般可维持1—3分的肌肉活动非乳酸能(ATP—CP)系统和乳酸能系统是从事短时间、剧烈运动肌肉供能的主要方式。ATP释放能量供肌肉收缩的时间仅为1—3秒,要靠CP分解提供能量,但肌肉中CP的含量也只能够供ATP合成后分解的能量维持6—8秒肌肉收缩的时间。因此,进行10秒以内的快速活动主要靠ATP—CP系统供给肌肉收缩时的能量。乳酸能系统是持续进行剧烈运动时,肌肉内的肌糖元在缺氧状态下进行酵解,经过一系列化学反应,最终在体内产生乳酸,同时释放能量供肌肉收缩。这一代谢过程,可供1—3分左右肌肉收缩的时间。
 
(二)有氧代谢
 
在氧充足的条件下,肌糖元或脂肪彻底氧化分解,最终生成CO2和H2O,同时释放大量的分解代谢,称为有氧氧化系统。
 
(三)能量供应
 
1、了解体育促进身体健康的道理
体育运动加速体内能源物质的消耗,促进体内物质的分解与合成,使组织细胞得到比原有水平更多的营养补充,有机体获得更加旺盛的活动能力,从而使身体不断发展、完善,这就是体育锻炼促进身体健康发展的基本道理。
 
2、了解能量供应与提高运动能力的关系
体育运动消耗体内的能源物质,经过一段时间休息后,体内能源物质可以恢复甚至超过原有水平,这种变化称为超量恢复。出现超量恢复的程度和时间的早晚取决于运动量的大小。在一定范围内运动量越大,体内能源物质消耗越多,超量恢复的幅度也越大,但所需的时间也长,在身体出现超量恢复阶段,进行第二次适宜的运动与休息,可以逐步提高人体的能量供应水平,从而不断提高人体运动能力。
 
3、了解有氧锻炼与减肥的道理
长时间的运动是在有氧代谢的条件下进行的,要靠[[脂肪]]的代谢提供能量,因此,有氧运动是消耗脂肪达到减肥目的的有效方法。
 
4、人体的无氧代谢能力主要取决于以下三个方面:
[[File:U=317295394,760931878&fm=26&gp=0.jpg|缩略图|ATP酶[https://ss2.bdstatic.com/70cFvnSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=317295394,760931878&fm=26&gp=0.jpg 图片来源百度网][https://ss2.bdstatic.com/70cFvnSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=317295394,760931878&fm=26&gp=0.jpg 原图链接]]]
 
#肌肉中ATP、CP的含量及分解速度;
#肌糖元的无氧酵解速度及血液对乳酸的缓冲能力;
#神经、肌肉对缺氧和乳酸堆积的耐受能力。
 
无氧代谢能力是速度素质的重要基础。[[体育课]]发展无氧代谢能力的方法,一般采用间歇性练习和持续性练习。间歇练习主要发展ATP—CP系统的供能能力。一般每次练习在30秒以内,进行1—3分的积极性休息,再进行适宜练习,可以提高速度素质。持续练习主要发展乳酸系统的供能力。一般每次练习在30秒以上,每次休息时间较短,可以提高速度耐力。
 
5、发展有氧代谢能力
 
有氧代谢能力是人体长时间进行有氧运动的能力。发展有氧代谢能力关键在于有充足的氧供应,即人体单位时间内吸收、利用氧的最大数值——最大耗氧量。最大耗氧量与单位时间内[[血液循环]]携带、运输氧有密切的关系。因此,[[心肺功能]]的好坏,直接影响到最大耗氧量。采用较低或中等运动强度、持续时间较长的练习,由于机体可以得到充足的氧供应,进行有氧氧化供能,所以,可以提高有氧代谢能力,从而提高心肺功能。<ref>[https://baike.baidu.com/reference/4153780/7c88wDBBVDh9HVZ-2GHARZChX__8nCS0M_3beubr33zKTNdamFADym3i_mhFLlBgxX3kMc4kcTOQCOZiODjLcXQw3rDZqJGSpAm646QHMmz1RSBj1Ii85FxFbW0 ] </ref>
 
==合理使用==
 
ATP作为一种辅酶,有改善肌体代谢的作用,可参与体内脂肪、蛋白质、糖、[[核酸]]、[[核苷酸]]等代谢过程。它同时又是体内能量的主要来源,为吸收、分泌、肌肉收缩以及进行生化合成反应等过程提供所需要的能量。常用于心肌病、肝炎、进行性肌萎缩、神经性耳聋等疾病的治疗.
 
ATP广泛用于改善机体代谢,以及疾病的辅助治疗,是心脏病人常用的能量合剂中的重要成分之一。但心率过缓的病人要忌用,因为它会影响心室率和心脏的传导,抑制心脏窦房结的正常工作,使其发出的冲动频率减慢,传导时间延长,导致心跳节律变慢。如果大剂量使用,可产生早搏、血压下降等。因此,Ⅱ-Ⅲ度房室传导阻滞、病态窦房结综合征、交界性心律及洋地黄中毒引起高度房室传导阻滞等疾病应忌用ATP,以免进一步减慢心律,心率低于60次/分应禁用ATP。
ATP除可引起上述副作用外,还可引起[[过敏性休克]]。近年来有关ATP引起过敏性休克甚至死亡的病例国内时有报道。其临床
表现为全身发抖、烦躁不安、呼吸困难和心律失常,因此使用时应注意如下几个问题:
 
#应注意观察有无过敏反应,凡过敏体质者不宜使用。
#ATP在体内分解后,能使全身血管扩张,血压下降,因此它不宜应用于急性心肌梗塞。脑出血初期也应禁用ATP。ATP也不宜与能加重负性传导和频率作用的药物合用。#)静注时宜缓慢,应从小剂量开始治疗,无效时可逐渐加量。
 
==ATP合成酶==
 
ATP合成酶是一类线粒体与叶绿体中的合成酶,它广泛存在于线粒体、叶绿体、原核藻、异养菌和光合细菌中,是生物体能
量代谢的关键酶。
 
ATP合成酶可以在跨膜质子动力势的推动下,利用ADP和Pi催化合成生物体的能量“通货”——ATP。一般来说,机体所需的大多数ATP都是由ATP合酶产生的。据估计,人体每天进行正常活动所需的ATP量约等于他的体重,如体重70千克的成年人,每天合成的用于机体正常生命活动的ATP量约为70kg。而如此巨量的[[ATP正]]是由人体无数的ATP合酶合成的。
 
同时,ATP合成酶也可以催化逆反应,即ATP的水解。因此,从某种意义上来说,ATP合成酶也是一类ATP酶。
 
==相关人类基因==
 
钠/钾离子转运:ATP1A1, ATP1A2, ATP1A3, ATP1A4, ATP1B1, ATP1B2, ATP1B3, ATP1B4
 
钙离子转运:ATP2A1, ATP2A2, ATP2A3, ATP2B1, ATP2B2, ATP2B3, ATP2B4, ATP2C1
 
镁离子转运:ATP3
 
氢/钾离子转运:ATP4A, ATP4B
 
线粒体中的氢离子转运:ATP5A1, ATP5B, ATP5C1, ATP5C2, ATP5D, ATP5E, ATP5F1, ATP5G1, ATP5G2, ATP5G3, ATP5H,
 
ATP5I, ATP5J, ATP5J2, ATP5L, ATP5L2, ATP5O, ATP5S
 
溶酶体中的氢离子转运:ATP6AP1, ATP6AP2, ATP6V1A, ATP6V1B1, ATP6V1B2, ATP6V1C1, ATP6V1C2, ATP6V1D, ATP6V1E1,
ATP6V1E2, ATP6V1F, ATP6V1G1, ATP6V1G2, ATP6V1G3, ATP6V1H, ATP6V0A1, ATP6V0A2, ATP6V0A4, ATP6V0B, ATP6V0C,
 
ATP6V0D1, ATP6V0D2, ATP6V0E
 
铜离子转运:ATP7A, ATP7B
 
I型,第8类:ATP8A1, ATP8B1, ATP8B2, ATP8B3, ATP8B4
 
II型,第9类:ATP9A, ATP9B
 
V型,第10类:ATP10A, ATP10B, ATP10D
 
VI型,第11类:ATP11A, ATP11B, ATP11C
 
非胃中的氢/钾离子转运:ATP12A
 
第13类:ATP13A1, ATP13A2, ATP13A3, ATP13A4, ATP13A5
 
 
==视频==
 
==DMS生物酶疗原理 ==
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==参考文献==
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[[Category:360 生物科學總論]]
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