高エネルギーリン酸

高エネルギーリン酸は、次の 2 つのいずれかを意味します。

• リン酸-リン酸（リン酸無水物/リン酸無水物/マクロエルジック/ホスファゲン）^{[1] [2] [3]結合は、}アデノシン二リン酸（ADP）やアデノシン三リン酸（ATP）などの化合物が生成されるときに形成されます。
• これらの結合を含む化合物には、ヌクレオシド二リン酸とヌクレオシド三リン酸、および筋肉の高エネルギー貯蔵化合物であるホスファゲンが含まれます。高エネルギーリン酸プールについて話すときは、これらの高エネルギー結合を持つ化合物の総濃度について話されます。

高エネルギーリン酸結合は通常、リン酸誘導体を脱水して形成される酸無水物結合であるピロリン酸結合です。その結果、これらの結合の加水分解は生理学的条件下では発エルゴン的であり、ギブスの自由エネルギーを放出します。

_{PP i} → 2 P _iを除き、これらの反応は一般にヒト細胞内で制御されず、代わりに完了するためにエネルギーを必要とする他のプロセスと連動します。したがって、高エネルギーリン酸反応は次のようになります。

• 細胞プロセスにエネルギーを供給し、細胞が機能できるようにする
• プロセスを特定のヌクレオシドに結合し、プロセスの制御を可能にする
• 反応の一方の方向を平衡が緩和するよりも速く促進することによって、反応を平衡から外します（右に動かします）。

_{唯一の例外は、ATP + H 2} O → AMP + PP _iという単一の加水分解で、2つの高エネルギー結合の加水分解エネルギーを効果的に供給し、PP _iの加水分解を別の反応で完了させることができるため価値があります。AMPは2段階でATPに再生され、平衡反応ATP + AMP ↔ 2ADPの後、通常の方法、酸化的リン酸化、または解糖などの他のエネルギー生成経路によってATPが再生されます。

多くの場合、高エネルギーリン酸結合は文字「~」で表されます。この「波線」表記では、ATP は AP~P~P となります。波線表記は、1941 年に ATP を細胞の主なエネルギー伝達分子として初めて提案したフリッツ・アルバート・リップマンによって考案されました。 ^[4]リップマンの表記は、これらの結合の特殊性を強調しています。^[5]ストライアーは次のように述べています。

ATP は高エネルギー化合物と呼ばれることが多く、そのリン酸無水物結合は高エネルギー結合と呼ばれます。結合自体に特別な点はありません。上記の理由により、加水分解されると自由エネルギーが放出されるという意味で高エネルギー結合です。リップマンの「高エネルギー結合」という用語と、リン酸基転移能の高い化合物を表す記号 ~P (波線 P) は、鮮明で簡潔、かつ便利な表記法です。実際、リップマンの波線は生体エネルギー学への関心を大いに刺激しました。^[5]

これらの結合に関する「高エネルギー」という用語は誤解を招く可能性があります。なぜなら、負の自由エネルギー変化は、結合自体の切断に直接起因するものではないからです。ほとんどの結合の切断と同様に、これらの結合の切断は吸エネルギーであり、エネルギーを放出するのではなく消費します。負の自由エネルギー変化は、加水分解後に形成される結合、またはATPによる残基のリン酸化の後に形成される結合が、加水分解前の結合よりもエネルギーが低いという事実から生じます。（これには、リン酸結合自体だけでなく、反応に関与するすべての結合が含まれます）。この効果は、反応物に対する生成物の共鳴安定性と溶媒和の増加、および隣接するリン原子間の静電反発による反応物の不安定化など、いくつかの要因によるものです。^[6]

• McGilvery, RWおよびGoldstein, G.,生化学 - 機能的アプローチ, WB Saunders and Co, 1979, 345–351.
• ニコルズ、デイビッド、ファーガソン、スチュアート（2002）。「『高エネルギーリン酸結合』の神話」「バイオエナジェティクス 3 (第 3 版)」サンディエゴ、カリフォルニア州: アカデミック。ISBN 978-0-12-518121-1。