ATPとは何?わかりやすく解説してみた【アデノシン三リン酸】

こんにちは、臨床工学技士の秋元麻耶です。

本記事では、ATPとはいったいなんなのか?ATPの構造や役割についてもわかりやすくまとめました。

ATPとは何?【アデノシン三リン酸】

 

ATPとは、すべての植物・動物・微生物の細胞のなかに存在しているエネルギーが蓄えられている物質のことです。

ちなみに、ATPに蓄えられているエネルギーは、ATPがADPとリン酸に分解されるときに放出されます。

そんなATPの何がすごいのかというと、エネルギーを必要とするありとあらゆる状況で、エネルギーとして使われているところです。

ATP(アデノシン三リン酸)のエネルギーの利用例

  • 身体を動かす
  • 心臓を動かす
  • 筋肉を動かす
  • 胃や腸を動かす
  • 呼吸をする
  • 代謝をおこなう

上記のとおり、私たちが生きていくうえで必要なエネルギーは、ATP(アデノシン三リン酸)から得ています。

それくらい生命のエネルギー源として非常に重要な物質です。

私たちが食事をする理由は、このATPをつくるためです

ATP(アデノシン三リン酸)という物質は、私たちが生きていくために必要な、エネルギーを蓄えている物質のことです。

こんな言い方をすると、「ATPがエネルギー物質として重要なことはわかったんだけど、食べ物もエネルギーになってるでしょ。だから、最悪、ATPが足りなくても食べ物からエネルギーを取り出せばいいんじゃないの?それに、ATP以外にもなにか似たような物質があるんじゃないの?」

こういう風に思う人もいるかもしれませんが、これは大きな間違いです。

たしかに、食べ物のなかにもエネルギーが蓄えられていて、そこから私たちはエネルギーを得ています。しかし、残念ながら食べ物をそのままの形からエネルギーとして使うことができません。

私たち生物は、いったん『食べ物→ATP』という変換をしてからでないと、エネルギーを利用することができません。

言い換えれば、私たちはATPを作るために食事をしているわけです。

じゃあ、ATP以外にもATPの代わりになるような物質があるのかというと、たしかにありますが、ほとんどの場合、ATPが使われています。

ちなみに、ATP以外の物質としては、GTP、GDP、UTP、CTPなどがあります。

ATPをなにかに例えるとしたら「PASMO」や「Suica」のようなものです

ATPをなにか他のものに例えるとしたら、電車に乗るために使うプリペイドカードの『PASMO』や『Suica』がイメージしやすいと思います。

「PASMO」や「Suica」は、前もって現金をチャージしておくことで、改札をとおるときにカードをかざすだけで電車料金を支払うことができるカードのことです。

このカードに現金をチャージしておけばいくらでも電車に乗ることができます。

しかし、現金がいくらあってもカードがなければ電車に乗ることはできません。

必ず現金を、プリペイドカードの「PASMO」や「Suica」にチャージしてからでないと改札をとおることはできません。

ATPもこれとほぼ同じようなものです。

食べ物をいったんATPという形にしておかないと、わたしたちはエネルギーとして利用することができません。

ATPと「PASMO」や「Suica」の共通性

  • 現金 → 「PASMO」や「Suica」にチャージ → 電車に乗れる
  • 食べ物 → 「ATP」に変換 → 生命活動のエネルギーに使える

ようするに、私たちをはじめとする植物・動物・微生物は、食べ物をATPという形に一旦変換しないと使えないということです。

それくらい、ATPに蓄えられているエネルギーというのは、細胞にとって使い勝手のいいエネルギーの形をしているということです。

コンビニに行って、100円のジュースを買うのに1万円札を出すとなんだか気持ち悪いですよね。

それと同じことような感じで、ATPは生命にとって使いやすい形のエネルギーをしています。

こういった理由から、ATPは別名『エネルギーの通貨』とも呼ばれています。

ATPの構造


ATPの3つの構成要素

  • 構成要素①:リボース
  • 構成要素②:アデニン
  • 構成要素③:リン酸

ATPは上記の3つで構成されています。

では、それぞれについて個別にみていきます。

構成要素①:リボース

 

リボースは炭水化物です。

もう少し具体的にいうと、五単糖(炭素を5個もっている単糖のこと)です。

ちなみに、炭素Cを6つもっている六単糖の有名な炭水化物として、グルコース(C6(H2O)6)があります。

炭水化物とはいったいなんなのか?については下記の記事で詳しく解説しています。

炭水化物とは?【糖質と食物繊維の違い・種類を解説】

構成要素②:アデニン

アデニンは、プリン塩基の1つです。

プリン塩基とは、プリン骨格をもった塩基のことです。他のプリン塩基にはグアニンがあります。ちなみに、この2つ(アデニンとグアニン)は核酸(DNA、RNA)を構成する要素にもなっています。また、上図の赤枠で囲った部分をプリン骨格といい、プリン骨格をもつ化合物を総称してプリン体といいます。なお、プリン体は代謝されると痛風の原因となる尿酸になります。

構成要素③:リン酸

リン酸は、いろんなところで使われている大切な化合物です。

例えば、細胞膜の材料になったり、遺伝情報が入ってるDNAに使われてたりしています。

アデノシン(リボース+アデニン)の構造

五単糖のリボースと、プリン体の一種のアデニンがくっついた物質のことを、アデノシンといいます。

ATP(アデノシン+リン酸×3)の構造

さらにアデノシンに、3つのリン酸をくっつければATP(アデノシン三リン酸)の完成です。

ATPの正式名称は「アデノシン三リン酸」です。

名前からわかるとおり、アデノシンに、3つのリン酸がくっついた化合物です。

ATPの役割

ほぼすべての細胞が機能するためにはATPによるエネルギーが必要です。

ATPがないと細胞は生き残ることができず、死んでしまいます。

私たちの身体は一個一個の細胞によってできているので、すなわち私たちにとっても『死』を意味します。

つまり、細胞がATPをつくることは私たち自身にとっての生命線だということです。

なお、ATPはエネルギー源としてではなく、DNA(デオキシリボ核酸)やRNA(リボ核酸)の材料としても使われています。

ATPからエネルギーが放出されるときの化学式

ATP + H2O → ADP + H3PO4(リン酸)+ 7.3kcal(エネルギー)

上記反応式のように、ATPからリン酸が外れることによってエネルギーが発生します。

この発生するエネルギー(7.3kcal)が、生命の維持に使われています。

そしてATPは、以下のような場面で利用されています。

ATPのエネルギーを使う場面の例

  • 基礎代謝と新陳代謝
  • 筋肉を動かす、呼吸をする、心臓を動かす、体温を維持する
  • 脳の活動
  • 細胞内へのイオンや栄養物質の取り込み
  • ホルモンや酵素の分泌
  • などなど・・・

ATPの材料

ATPの材料

  • 糖質
  • 脂質
  • タンパク質

ATP(アデノシン三リン酸)をつくっている場所は細胞内で、そのうちのほとんどは、ミトコンドリア内(95%以上)でつくられています。

そして、ATP(アデノシン三リン酸)の主な材料は、三大栄養素の「糖質」「脂質」「たんぱく質」です。

このうち、とくに「糖質」と「脂質」が主にATPをつくるための材料として使われています。

まとめ:ATPとは?

ATPとは、すべての植物・動物・微生物の細胞のなかに存在しているエネルギーが蓄えられている物質のことです。

このATPに蓄えられているエネルギーは、ATPがADPとリン酸に分解されるときに放出されます。

ATP + H2O → ADP + H3PO4(リン酸)+ 7.3kcal(エネルギー)

ちなみに、ATP以外の物質としては、GTP、GDP、UTP、CTPなどがあります。

しかし、ほとんどはATPがエネルギー源として使われています。

そして、私たちが食事をする意味としては、ATPをつくることです。

たしかに、食べ物のなかにもエネルギーが蓄えられていて、そこから私たちはエネルギーを得ています。しかし、残念ながら食べ物をそのままの形からエネルギーとして使うことができません。

私たち生物は、いったん『食べ物→ATP』という変換をしてからでないと、エネルギーを利用することができません。

ATP(アデノシン三リン酸)のエネルギーの利用例

  • 身体を動かす
  • 心臓を動かす
  • 筋肉を動かす
  • 胃や腸を動かす
  • 呼吸をする
  • 代謝をおこなう

上記のとおり、私たちが生きていくうえで必要なエネルギーは、ATPから得ています。

それくらい生命のエネルギー源として非常に重要な物質です。

 

 

というわけで、ATPについては今回は以上です。

 

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