adp
adp是二磷酸腺苷(Adenosine Diphosphate)的英文缩写,由1分子腺苷与2个相连的磷酸基团构成,分子式 C10H15N5O10P2,属于嘌呤核苷二磷酸。它是三磷酸腺苷(ATP)水解失去1个磷酸基团后的产物,也是ATP合成酶磷酸化反应的直接底物,在细胞能量转换中承担中间载体角色[1]。此外,ADP由血小板致密颗粒释放后可经P2Y1、P2Y12受体促进血小板聚集,是抗血栓药物研究的重要靶点。
定义
二磷酸腺苷是由腺嘌呤、核糖与2个磷酸基团组成的核苷酸,腺苷通过核糖第5位碳原子与2个磷酸基团相连,2个磷酸基团之间以磷酸酐键结合[2][3]。其分子式为 C10H15N5O10P2,相对分子质量约427.2,美国化学文摘社登记号(CAS号)为58-64-0。基因本体(Gene Ontology)将其归为以腺嘌呤为碱基的嘌呤核糖核苷5′-二磷酸。
在腺苷一磷酸(AMP)上再连接1个磷酸基团即可得到ADP;若再连接1个磷酸基团则形成三磷酸腺苷(ATP),三者构成腺苷酸系统的3个成员[3]。ADP分子中只含1个磷酸酐键,少于ATP的2个,因此水解可释放的能量也较ATP低[3]。在活细胞中,ADP常以与镁离子等二价阳离子结合的复合物形式存在[3]。
原理
ADP在能量代谢中的核心作用是充当磷酸基团的接受体。ATP合成酶利用跨膜质子动力,把无机磷酸加到ADP上生成ATP,这一过程即为氧化磷酸化或光合磷酸化[1][4]。反向的ATP水解则由各种ATP酶催化,生成ADP与无机磷酸并释放能量;在标准状况下,1摩尔ATP水解为ADP与磷酸可释放约30.5千焦耳能量,在接近生理条件时可释放约33.5至50千焦耳[5]。
ATP水解释放能量较高的原因在于磷酸基团所带负电荷之间的相互排斥,以及磷酸酐键中电子的离域;当末端磷酸基被移去后,ADP上剩余电荷的排斥减弱,体系趋于稳定,能量随之释放[6]。ADP本身还可继续水解为AMP与磷酸,但该步的电荷分离变化较小,释放的能量相应较低[6]。
在细胞内,ADP水平受腺苷酸激酶(腺苷酸激酶,旧称肌激酶)调节,该酶催化可逆反应 $2\text{ADP} \rightleftharpoons \text{ATP} + \text{AMP}$,使3种腺苷酸的相对比例趋于平衡[7][3]。ATP浓度下降时,ADP与AMP相应上升,可促进细胞呼吸与糖酵解,从而加快ATP的再合成[8]。常用能荷指标 $E_c=(\text{ATP}+0.5\text{ADP})/(\text{ATP}+\text{ADP}+\text{AMP})$ 描述细胞的整体能量状态[9]。
发展历程
ADP作为独立的化合物被认识,与ATP的发现密切相关。1928年12月,德国化学家卡尔·洛曼在柏林-达勒姆的威廉皇帝生物学研究所从新鲜兔肌肉中分离出一种含焦磷酸的物質,并于1929年8月2日在《自然科学》杂志发表题为《关于肌肉中的焦磷酸组分》的论文,该文被视为ATP的发现[10]。此后洛曼与奥托·迈耶霍夫在几年间阐明了ATP分解释放能量与肌肉收缩的关系,ADP作为ATP失去1个磷酸基团后的产物随之进入研究视野[11]。
1930年代,洛曼发现肌酸磷酸可将磷酸基团转移给ADP再生成ATP,该反应由肌酸激酶催化,被称为洛曼反应;这是代谢中被发现的首个基团转移反应,也为后来“高能磷酸键”与“基团转移势能”概念的形成提供了实验基础[8]。1942年前后,科洛威克与卡尔卡尔从肌肉提取物中纯化出催化 $2\text{ADP} \rightleftharpoons \text{ATP}+\text{AMP}$ 的酶,命名为肌激酶,后按国际命名规则改称腺苷酸激酶[7]。
1950年代以后,研究逐步确认ADP是氧化磷酸化中磷酸基团的主要接受体,并明确了线粒体与叶绿体中ATP合成的位置[4]。1961年米切尔提出化学渗透假说,1970年代博耶提出结合变构机制,1994年沃克等解析了ATP合成酶催化部分的晶体结构,ADP磷酸化的分子机制由此得到较完整的解释[4][12]。
应用
在实验科学中,ADP是研究线粒体呼吸与氧化磷酸化的常用试剂,可用于滴定测定ADP刺激的呼吸动力学、制备线粒体呼吸测定所需的ADP溶液等[1]。在血小板功能研究中,ADP常被用作血小板聚集的阳性对照或激动剂,用于评价抗血小板药物的活性[13]。ADP及其稳定类似物也用于P2Y受体的药理学鉴定[14]。
在医学与药学领域,ADP信号通路是抗血栓药物的重要作用环节。ADP经P2Y1与P2Y12两种G蛋白偶联受体激活血小板:P2Y1受体激活磷脂酶C,引起血小板形状改变与短暂聚集;P2Y12受体则与Gi蛋白偶联,降低腺苷酸环化酶活性,放大并稳定聚集反应[15]。噻吩吡啶类药物如噻氯匹定与氯吡格雷需经肝脏代谢活化,其活性代谢物与P2Y12共价结合,不可逆地阻断ADP的作用,从而抑制ADP诱导的血小板聚集[16]。此外,坎格瑞洛等可直接竞争P2Y12受体的拮抗剂也被用于临床研究。
局限
ADP在生物体内含量低、周转快,且对酸、加热和磷酸酶较敏感,体外定量需借助酶法或色谱、毛细管电泳等分离手段;材料显示其三磷酸腺苷与二磷酸腺苷可用毛细管电泳分离并需考察缓冲液 pH、分离电压等多项条件[17]。ADP与ATP结构相近,仅相差1个磷酸基团,因此很多检测方法难以完全排除ATP及其降解产物的干扰[18][17]。
作为能量代谢的中间物,ADP本身不能长期储存能量,其磷酸化状态取决于细胞当时的代谢速率与氧供状况,单次测定只能反映采样瞬间的水平[8]。在血小板研究方面,ADP诱导的聚集涉及P2Y1与P2Y12两种以上受体,不同受体的信号部分重叠,单一指标难以完整刻画ADP的效应[14][15]。此外,ADP对眼睛、皮肤和呼吸系统有刺激性,操作与储存要求在低温干燥、避免潮湿和氧化物的条件下进行。
参见
参考资料
- a5285 [引用日期2026-10-29]
- Adenosine Diphosphate MeSH Descriptor Data 2027 [引用日期2026-10-29]
- 课程门户-章节详情 - 3’–或5’–核苷酸简式也可分别用Np和pN表示（N代表核苷） [引用日期2026-10-29]
- BioPhysGeneralIntro(PDF) [引用日期2026-10-29]
- 图文详情——科普中国资源服务 [引用日期2026-10-29]
- page55 [引用日期2026-10-29]
- Fiftieth Anniversary of the Discovery of Adenylate Kinase [引用日期2026-10-29]
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- Cells Flexing Their Muscles [引用日期2026-10-29]
- Zellen lassen die Muskeln spielen [引用日期2026-10-29]
- have a different genome [引用日期2026-10-29]
- 腺苷-5′-二磷酸 钠盐 bacterial, ≥95% (HPLC) | Sigma-Aldrich [引用日期2026-10-29]
- nih.gov 上的网页 [引用日期2026-10-29]
- A4310 [引用日期2026-10-29]
- P2Y12, a new platelet ADP receptor, target of clopidogrel [引用日期2026-10-29]
- 二磷酸腺苷(ADP) [引用日期2026-10-29]
- b3428917 [引用日期2026-10-29]