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】 (2023)

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。
目次
  • ATPとは何?【アデノシン三リン酸】
    • 私たちが食事をする理由は、このATPをつくるためです
    • 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をつくるための3つのシステム
  • ATPの構造【アデノシン三リン酸】
    • ATPの構成要素①:リボース
    • ATPの構成要素②:アデニン
    • ATPの構成要素③:リン酸
    • アデノシン(リボース+アデニン)の構造
    • ATP(アデノシン+リン酸×3)の構造
    • ATPの分子量
  • ATPの役割
    • ATPからエネルギーが放出されるときの化学式
    • ATPの貯蔵
  • ATPの材料
  • まとめ:ATPとは?

ATPとは何?【アデノシン三リン酸】

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】 (1)
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

ポイント
  • 私たちは食べ物からエネルギーを得ています。栄養学的にいえば、栄養素を消化、吸収、そして代謝することによってATPという物質をつくり、ATPを分解することによってエネルギーを得ています。
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とは何?わかりやすく解説してみた【アデノシン三リン酸】 (2)
(Video) 生物基礎 第1章 アデノシン三リン酸(ATP)
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。
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。
生物と名のつくものであればすべて、このATPをエネルギーとして用いています。
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。
世界では、まだ共通の通貨がありませんが、生物の世界では「ATP」という共通の通貨があるので、非常に先進的と考えることもできます。

ATPをつくるための3つのシステム

ATPをつくるための3つのシステム
  1. 解糖系
  2. クエン酸回路
  3. 電子伝達系
私たち人間が生きていくために必ずATPは必要です。
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。
解糖系とクエン酸回路でもATPを合成していますが、その量は少ないです。ATPのメインの産生システムは電子伝達系です。
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ATPの構造【アデノシン三リン酸】

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】 (3)
(Video) 【生物基礎】 細胞23 ATPの構造と性質 (14分)
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。

ATPの構成要素①:リボース

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】 (4)
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

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】 (6)
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。

ATPの構成要素③:リン酸

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】 (7)
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

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】 (8)
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

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】 (9)
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の分子量
  • C10H16N5O13P3
    =12×10+1×16+14×5+16×13+31×3
    =507
※ 原子量はC=12、H=1、N=14、O=16、P=31です。
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。
(Video) ATP再合成をざっくりわかりやすく解説してみた【運動生理学】
分子量とは、分子を構成する元素の原子量の総和のことです。
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。
ATP + H2O → ADP + H3PO4(リン酸 7.3kcal(エネルギー)
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。
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ATPの役割

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】 (10)
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。
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ATPの材料

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】 (11)
ATPの材料
  • 糖質
  • 脂質
  • タンパク質
(Video) ATPの作り方と使い方【5分でわかる解剖生理学】
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。
ミトコンドリアは細胞内にある細胞内小器官の一つで、「細胞の発電所」といわれるほど非常に強力なエネルギーの産生装置です。
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。
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まとめ:ATPとは?

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】 (12)
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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FAQs

ATP ってどういう意味? ›

ATP(Adenosine tri-phosphate) アデノシン三リン酸とは

ATPとは、すべての植物、動物および微生物の細胞内に存在するエネルギ分子です。 ATPは、細胞の増殖、筋肉の収縮、植物の光合成、菌類の呼吸および酵母菌の発酵などの代謝過程にエネルギを供給するためにすべての生物が使用する化合物です。

ATPはどこにあるのか? ›

ATPは、ADPとリン酸を結合する、ATP合成酵素によってつくられます。 ATP合成酵素は、2つのブロックからできています。 1つはミトコンドリアの内膜の中に埋まっており、もうひとつの部分は膜の外に出ています。

ATPはその役割から何と呼ばれるか? ›

アデノシン三リン酸 / ATP(あでのしんさんりんさん)

筋肉の収縮など生命活動で利用されるエネルギーの貯蔵・利用にかかわる。 「生体のエネルギー通貨」と呼ばれる

ATP 何でできてる? ›

アデノシン三リン酸あでのしんさんりんさん すべての生物に存在する化学物質でアデニン、リボース、3分子のリン酸により構成される。 ATP(adenosine triphosphate)と略記する。

ATP いつ使う? ›

有機物が分解されると、そこに蓄えられていたエネルギーが、ATPという物質に受け渡されます。 逆に、ATPに渡されたエネルギーは、ATPがADPとリン酸に分解される際に取り出され、物質を合成したり、筋肉を収縮するなど、さまざまな生命活動に使われます。

WTA は何の略? ›

WTA(読み)WTA/だぶりゅてぃーえー(英語表記)Women's Tennis Association.

ATP合成酵素はどこにあるか? ›

ATP合成酵素(FoF1)」は、ミトコンドリアや葉緑体の膜に存在し、生物にとって必要なATP合成している。 これらのオルガネラ(細胞内小器官)の内外のプロトンの濃度差を騒動力として、ATP合成酵素はADPと無機リン酸からATP合成する膜酵素ある

ATP なんと呼ばれる? ›

ATP【エーティーピー】

アデノシン三リン酸の略称。 塩基(アデニン)と糖(リボース)と3分子のリン酸からなり,末端2個のリン酸基は高エネルギー結合。 生体内化学反応のエネルギー伝達物質として細菌,動植物に広く存在し,特に動物の筋肉に多い。

ATP がエネルギーの通貨と呼ばれるのはなぜか? ›

ATPは、細胞内の様々な、エネルギーを必要とする物事に共通してエネルギーを供給できる。 どちらも価値が高く、様々な対象に共通して利用できる様子が似ているので、通貨に例えられる。

ATPエネルギー って何? ›

ATP(アデノシン三リン酸)とは、生物に必要不可欠なエネルギーの供給源です。 植物もバクテリアも、全ての生物このATPという小さな分子をADP(アデノシン二リン酸)とリン酸に加水分解することで生まれるエネルギーによって活動しています。

ATP 何が結合? ›

ATPによって供給されるエネルギーはどのように使われるのか? ›

分解されたADPは、再利用され、呼吸(こきゅう、respiration)によって再びATPに合成されることが可能である。 ATPエネルギーの利用先は、生体物質の合成のほかにも、筋肉の収縮や、ホタルの発光などにも、ATPエネルギーは用いられている。

細胞呼吸 エネルギー 何に使う? ›

細胞が使用するエネルギーはリン酸基とATP分子の他の部分との結合が切れて、より安定なアデノシン二リン酸(ADP)が形成されることで放出される。 放出されたエネルギーは生合成、運動、細胞膜を介した分子輸送などに使われる。 狭義には好気呼吸(こうきこきゅう)、酸素呼吸(さんそこきゅう)など酸素を用いる呼吸となる。

ATPの1日消費量は? ›

細胞内で酸素を利用して、イグルコースを水 と二酸化炭素にまでに分解し、ATP を生成するはたらきを 3 という。 ヒトの場合、 1 日 に細胞 1 個あたりに約0.83 ng の ATP が使用されていると考えられている。

ATPシンターゼ どこ? ›

ATP合成酵素[ATP synthase] †

光合成細菌の原形質膜や葉緑体のチラコイド膜で行われる光リン酸化反応,ミトコンドリア内膜と細菌の原形質膜で行われている酸化的リン酸化反応によってATPの合成を触媒する酵素.

ペルオキシソーム どこにある? ›

ペルオキシソームは、動植物や酵母など真核細胞に存在するオルガネラです。 直径0.5~1.5 µmの楕円形あるいは球形の構造をとり、ミトコンドリアやプラスチドのような複膜でなく単膜で囲まれています (図1)。

ATPの合成に関与しているのはどれか? ›

ミトコンドリアでは好気呼吸により、ATP合成してエネルギーを産生している

人 ATP 何回? ›

回答 およそ1000(厳密には988)繰り返されます。

生体内の化学反応の名称は? ›

生体内で起こる合成反応や分解反応などの化学反応を代謝と言う。

ADP 何の略? ›

エー‐ディー‐ピー【ADP

《automatic data processing》コンピューターの、自動データ処理。

体 エネルギー どこから? ›

私たちは一日に2000キロカロリーほどのエネルギーを食事から摂取しています。 食べ物から取り入れたエネルギーは、体内で形を変えて、生命活動を維持します。 細胞内でのエネルギー通貨といわれるのが、私たちの身体で、毎日約60㎏も作られ、消費されるといわれるATP(アデノシン三リン酸)です。

ATP ないとどうなる? ›

このATPが不足した状態が酸素欠乏(酸欠)です。 酸素の供給量が不十分だとエネルギー不足に陥ってしまいます。 疲労物質である乳酸や肥満の原因となる脂肪などは、それらを燃焼する酸素が足らないことにより蓄積されるものです。

グルコース 何ATP? ›

ATPは糖、脂肪酸、アミノ酸などの代謝により合成される。 糖(グルコース)が好気的な条件で代謝される場合は、解糖系、クエン酸回路、電子伝達系、酸化的リン酸化を経て、1分子のグルコースから32分子のATPが産生される。

ATPの必要量は? ›

ATP摂取の急性効果を得るのに必要な最小は400mg 筋トレパフォーマンスでの検討 筋力トレーニングのパフォーマンス向上を目的に、ATP(アデノシン三リン酸)を単回摂取する場合の最小必要量に関する検討結果が報告された。 その値は400mgだという。

ATPのリン酸どうしの結合を何というか? ›

2. ATP の構造(P25) ATP は、アデノシンという物質にリン酸が3分子結合したものである。 アデノシンは、ア デニンという塩基に、リボースという糖が結合したものである。 リン酸同士の結合部分 は、高エネルギーリン酸結合と呼ばれ、多くのエネルギーが貯えられている。

高エネルギーリン酸結合 何結合? ›

高エネルギーリン酸結合(こうエネルギーリンさんけつごう、英: High‐energy phosphate bond, energy‐rich phosphate bond)とはアデノシン三リン酸など高エネルギーリン酸化合物が有するリン酸無水物結合を意味する生化学上の概念である。

ATP 何系? ›

ATPを再合成あるいは産生する経路は大きく3つ存在し、それぞれ「ATP-CP」「解糖(乳酸)」そして「有酸素」と呼ばれる。 これら3つの経路にはそれぞれ特徴があり、運動時間や強度によって貢献度が変化する(図1)。 ATPはごく僅かな量しか筋中に貯蔵されていない。

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1. 【生物基礎】ATPとは?アデノシン3リン酸・高エネルギーリン酸結合・アデノシン2リン酸・アデニン・リボース・リン酸
(FreeStudy)
2. ATP-CP系
(ROWING専門チャンネル)
3. ATP(アデノシン三リン酸)
(おがさんの化学教室)
4. ATP解糖系をざっくりわかりやすく解説してみた【運動生理学】
(本屋敷裕太のTrainar Online Salon)
5. 【ATP?ADP?】代謝をイメージで図解して解説してみた!【生物基礎】
(3rd School)
6. 【生物】ATPのイメージ
(「ひふみ」の学び《医療、生物、学習》)
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Author: Jonah Leffler

Last Updated: 12/14/2022

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