高能磷酸化合物（水解自由在20.92KJ/mol以上的磷酸化合物）
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更新时间：2023-05-23
高能磷酸化合物
水解自由在20.92KJ/mol以上的磷酸化合物
基本信息
| 中文名 | 高能磷酸化合物 |
| 外文名 | energy rich phosphate compound |
| 拼音 | gao neng lin suan hua he wu |
| 专业方向 | 化学类 |
| 产生 | 代谢过程中出现 |
| 代表物 | ATP，氨甲酰磷酸 |
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定义
高能磷酸化合物是指水解时释放的能量在20.92kJ/mol以上的磷酸化合物。机体内有许多磷酸化合物如ATP，1,3—二磷酸甘油酸，氨甲酰磷酸，磷酸烯醇式丙酮酸，磷酸肌酸，磷酸精氨酸等，它们的高能磷酸键断裂时，可释放出大量的自由能，这类化合物称为高能磷酸化合物。ATP是这类化合物的典型代表。ATP水解生成ADP及无机磷酸时，可释放自由能7.3千卡（30.52千焦）。一般将水解时释放自由能在5.0千卡（20.9千焦）以上的称为高能化合物。5.0千卡以下的称为低能化合物，化学家认为键能是指断裂一个键所需要的能量，而生物化学家所指的是含有高能键（酸酐键）的化合物水解后释放出的自由能。高能键用“～”表示。
化学结构分类
ATP
——最常见的高能磷酸键化合物
三磷酸腺苷
生命体内最常见、最重要的高能磷酸化合物——ATP【三磷酸腺苷】(Adenosine triphosphate)
高能磷酸化合物
ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写。ATP分子的结构是可以简写成A-P~P~P，其中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，高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来。ATP可以水解，这实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解。高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54kJ/mol，所以说ATP是细胞内一种高能磷酸化合物。
对人体供能
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
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。
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。
禽用机理
【作用与用途】1．用于肉鸡、肉鸭、猪、肉牛、肉羊、鱼、虾等肉质动物的增肥、促生长；2．用于因疾病导致的动物饮水、采食量下降，快速补充机体能量水平；3．使用本品能促使动物发病后快速恢复健康；4．适用于动物因疾病、药物、毒素等各种致病因素引起的肝脏损伤、肾脏损伤、肠粘膜损伤、输卵管损伤后的修复。
高能磷酸
反应
C10H15N5O10P2+C10H16N5O14P3→C10H16N5O13P3+C10H15N5O11P2
三磷酸腺苷是体内广泛存在的辅酶，是体内组织细胞所需能量的主要来源，蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需ATP参与。ATP经腺苷酸环化酶催化形成环磷酸腺苷(cAMP)，是细胞内的生物活性物质，对细胞许多代谢过程有重要的调节作用。
三磷酸腺苷(Adenosine Triphosphate，ATP)
【异名】腺三磷。
【主要成分】三磷酸腺苷。
化合物缺乏
心肌正常情况下以有氧代谢形式生成三磷酸腺苷（ATP）供作功需要。心肌缺血时则转为无氧代谢为主，ATP合成减少，以致心脏舒缩功能障碍。在犬的实验中证明，心肌严重缺血15分钟（结扎冠状动脉左旋支），心脏发生了可逆性性损伤。此时如果得到血液再灌注，则细胞并不死亡。但有很多报告指出，短时间缺血后，收缩功能长时间不能恢复。究其原因，多认为与ATP水平的低下有关。研究证明缺血15分钟时不仅ATP减少60%。总腺苷数量数量减少了50%。ADP也轻度减少（可能转为ATP或AMP），AMP明显升高，但其升高程度小于ATP减少幅度。再灌注20分钟ATP明显回升，但只接近正常的一半，再灌注24小时仍然维持在低水平上，只有在再灌注4天后ATP及总腺苷池才近于恢复，但仍低于非缺血区（→图）。
以大鼠离体作功心脏为模型（Neely氏模型），先在20℃低温下给心脏停跳液，再短时间全心缺血（夹住主动脉）后，再灌注生理溶液。结果是给停跳液30分钟再缺血30分钟后，ATP几乎完全丧失，ADP明显减少，AMP明显增加，总腺苷酸量显著降低。再灌注60分钟可使ATP明显回升，但不及正常对照的一半，而总腺苷酸量则明显低于给停跳液后，比正常对照减少50%。上述研究提示缺血及再灌注损伤的心肌有氧代谢性发生严重损伤，影响能量代谢及心肌功能的恢复。
再灌注时高能磷酸化合物之所以恢复慢且总腺苷酸水平明显下降，可能与下列因素有关。
（一）缺血心肌的代谢障碍主要表现为对氧的利用能力受限，有氧代谢严重受损。在缺血进入不可逆阶段再灌注时，氧的利用并不增加，心肌只能利用运至心肌的氧的17%。氧的利用能力受限与缺血及再灌注所致线粒体受损有关。
心肌缺血/再灌注时ATP、Ca2+、K+的变化
参考资料
[1]
高能磷酸键化合物 · 互动百科[引用日期2013-10-09]
[2]
病理生理学/高能磷酸化合物的缺乏 · A+医学百科[引用日期2013-10-09]
