摘要:ATP二钠盐,化学名称为三磷酸腺苷二钠,是生物体内最重要的能量货币分子——三磷酸腺苷的钠盐形式。由于其钠盐形式在水中有更好的溶解性和稳定性,它成为实验室研究和医药应用中最常使用的ATP形式。它在细胞能量转移、信号转导和代谢调节中扮演着核心角色。
ATP二钠盐,化学名称为三磷酸腺苷二钠,是生物体内最重要的能量货币分子——三磷酸腺苷的钠盐形式。由于其钠盐形式在水中有更好的溶解性和稳定性,它成为实验室研究和医药应用中最常使用的ATP形式。它在细胞能量转移、信号转导和代谢调节中扮演着核心角色。
一、化学性质
化学式: C₁₀H₁₄N₅Na₂O₁₃P₃外观: 通常为白色或类白色粉末。纯度:99%厂商:AbMole溶解性: 易溶于水,形成澄清无色溶液。在水溶液中,其分子上的磷酸基团会发生电离,因此其水溶液的pH通常呈酸性。稳定性:对pH敏感: 在极端pH(强酸或强碱)条件下不稳定。在酸性条件下,ATP易水解生成ADP(二磷酸腺苷)和磷酸;在碱性条件下,水解反应也会加速。对温度敏感: 固态粉末在-20°C下可长期稳定保存。水溶液在4°C下可短期保存,但应避免反复冻融,最好分装后于-20°C或更低温度下保存。
对金属离子敏感: 某些金属离子(如Ca²⁺、Cu²⁺)可能催化其水解反应。吸湿性: 具有较强的吸湿性,暴露在空气中会吸收水分而潮解,影响称量准确性和稳定性,因此应密封干燥保存。紫外吸收: 由于其腺嘌呤环结构,ATP在波长259 nm附近有最大紫外吸收峰。这一特性常被用于通过分光光度法对其进行定性和定量分析。
二、原理与机制
ATP是细胞内的“能量通货”。其核心机制在于其分子结构中的两个高能磷酸酐键(通常指β和γ磷酸基团之间的键)。当这些键被水解断裂时(ATP + H₂O → ADP + Pi),会释放出大量的自由能(在标准条件下约为-30.5 kJ/mol)。这个水解反应在细胞内通常由ATP酶催化进行。
释放出的能量并非以热的形式散失,而是与细胞内的各种需能过程偶联,驱动这些反应的进行。这些过程包括:
化学功: 为蛋白质、核酸等生物大分子的合成提供能量。转运功: 驱动离子泵(如Na⁺/K⁺泵)跨膜运输物质,维持细胞膜两侧的离子浓度梯度。机械功: 为肌肉收缩和细胞内的物质运输(如驱动蛋白在微管上行走)提供动力。此外,ATP还作为磷酸基团供体,在激酶催化的反应中将磷酸基团转移到底物蛋白或其他分子上,从而调节其生物活性。
三、实验应用
ATP二钠盐在生命科学研究的各个领域都有极其广泛的应用,是生物化学和分子生物学实验室的必备试剂。
在酶学研究中
ATP是众多酶的底物或效应物。它被用于:
在细胞生物学研究中
细胞活力检测: 基于荧光素酶-荧光素体系的ATP检测法(发光法)是评估细胞活力和数量的金标准。因为活细胞内的ATP浓度与细胞数量呈正相关,通过测量发光值即可快速、灵敏地判断细胞活性。细胞信号转导研究: ATP可作为嘌呤能受体的配体(特别是P2X和P2Y受体),用于研究细胞间通讯、钙离子信号传导等过程。细胞代谢研究: 通过向细胞培养液中添加或耗竭ATP,可以研究能量代谢对细胞增殖、凋亡、自噬等生命活动的影响。在分子生物学研究中
PCR反应: ATP是DNA和RNA聚合酶行使功能所必需的底物之一,为核酸链的延伸提供能量。体外转录与翻译: 在无细胞系统中合成RNA或蛋白质时,ATP是必不可少的能量来源。DNA连接酶反应: T4 DNA连接酶等需要ATP来催化DNA片段的连接。在其他领域的应用
生物传感器: 基于酶或适配体的ATP生物传感器被开发用于环境监测(如微生物污染指示)和食品安全检测。制药与医学研究: ATP本身或其类似物被开发为药物,用于治疗心肌梗死、心力衰竭等疾病。在研究中,它也用于探索相关疾病的病理机制。四、使用注意事项
储存: 固态粉末应密封保存于-20°C干燥环境中。配制的水溶液建议分装成小份量,于-20°C或-80°C冷冻保存,避免反复冻融。称量: 由于其吸湿性,称量时应快速操作,并确保环境干燥。溶液配制: 通常用无菌的Tris或HEPES缓冲液(pH调至中性或微碱性)来溶解,以维持其稳定性。溶液中可加入Mg²⁺形成更稳定的Mg-ATP复合物,这是大多数酶促反应中ATP的实际形式。无菌操作: 用于细胞实验时,溶液需经过滤除菌处理。来源:AbMole
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