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。

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。

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。

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。

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。

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をつくるための3つのシステム

そんな重要なATPをつくるためのシステムは限られていて「解糖系」「クエン酸回路」「電子伝達系」のみです。

ですので、これら代謝経路が止まるというのは、すなわち「死」を意味します。

例えば酸素の供給が途絶えれば、電子伝達系の反応が止まるので死んでしまいます。

ATPの構造【アデノシン三リン酸】

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。

ATPの構成要素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】

ATPの構成要素②：アデニン

アデニンは、プリン塩基の1つです。

ATPの構成要素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の分子量

ATPの化学式は「C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃」ですので、それぞれの元素の原子量を足し合わせたATPの分子量は507となります。

ATPの分子量は507ですので、ATPが1molあたり507gということです。

上記反応式のように、1molのATPからリン酸が一つ外れることによって、7.3kcalのエネルギーが発生します。

ですので、507gのATPには7.3kcalのエネルギーが含まれているということがわかります。

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

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の貯蔵

元来、ATPの貯蔵はできません。

ただし、微量のATPは細胞内にわずかですが存在しています。

ATPの材料

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。

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。

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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