磷酸原
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磷酸原,是一類能夠儲存高能量的儲能化合物,主要存在於動物的肌肉組織中。這類化合物可以將高能磷酸鹽的濃度維持在一定範圍內,並避免三磷酸腺苷(ATP)濃度過高。在肌肉組織突然需要大量能量時,其可以維持高能磷酸鹽的儲備水平,以彌補糖酵解和氧化磷酸化(均為糖代謝供能的關鍵步驟)短時間內的供能缺口。磷酸原的供能十分迅速,但總量有限。
用作磷酸原的實際生物分子因生物體不同而不同。大多數動物將精氨酸作為磷酸原;然而,脊索動物將肌酸作為磷酸原。磷酸肌酸(CP或PCr),是肌酸激酶利用ATP合成的(反應可逆):
環節動物的磷酸原較為獨特,例如蚯蚓的磷酸原是蚯蚓磷脂(胍乙基磷酸絲氨酸)。
磷酸原是由菲利普·埃格爾頓和他的妻子格蕾絲·埃格爾頓共同發現的。[1]
化學反應
磷酸原系統(ATP-PCr)存在於骨骼肌肌細胞的細胞質中,以及心肌細胞與平滑肌的細胞區室中。[2]
肌肉收縮時:
H2O + ATP → H+ + ADP + Pi (需要Mg2+ 輔助,ATP酶利用ATP來進行肌肉收縮)
H+ + ADP + 磷酸肌酸 → ATP + 肌酸 (需要Mg2+ 輔助,肌酸激酶催化,產生的ATP在上一個反應中被再次利用以使肌肉收縮)
2 ADP → ATP + AMP (磷酸肌酸耗盡時由腺苷酸激酶催化,產生的ATP又被用於肌肉收縮)
肌肉靜息時:
ATP + 肌酸 → ADP + 磷酸肌酸 + H+ (需要Mg2+ 輔助,由肌酸激酶催化)
ADP + Pi → ATP (無氧糖酵解和氧化磷酸化過程中)
當磷酸原系統耗盡磷酸肌酸時,腺苷酸激酶催化反應產生的AMP主要由嘌呤核苷酸循環調節。[3][4]
參考文獻
- ^ Semenza, Giorgio. Preface to Volume 36. Comprehensive Biochemistry. Elsevier. 1986: viii–ix.
- ^ Wallimann, T; Wyss, M; Brdiczka, D; Nicolay, K; Eppenberger, H M. Intracellular compartmentation, structure and function of creatine kinase isoenzymes in tissues with high and fluctuating energy demands: the ‘phosphocreatine circuit’ for cellular energy homeostasis. Biochemical Journal. 1992-01-01, 281 (1) [2024-07-10]. ISSN 0264-6021. PMC 1130636 . PMID 1731757. doi:10.1042/bj2810021. (原始內容存檔於2024-06-05) (英語).
- ^ Bhagavan, N. V.; Ha, Chung-Eun. Chapter 19 - Contractile Systems. Bhagavan, N. V. (編). Essentials of Medical Biochemistry (Second Edition). San Diego: Academic Press. 2015-01-01: 339–361. ISBN 978-0-12-416687-5. doi:10.1016/b978-0-12-416687-5.00019-1.
- ^ Valberg, Stephanie J., 15. Skeletal Muscle Function, Kaneko, J. Jerry; Harvey, John W.; Bruss, Michael L. (編), Clinical Biochemistry of Domestic Animals 6th, Academic Press: 459–484, 2008 [2023-10-10], ISBN 978-0-12-370491-7, (原始內容存檔於2022-04-02)