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2020-04-01生物發動機─人體內無處不在的ATP
604 期
Author 作者
湯偉君／臺北市立萬芳高中教師，臺灣師範大學科學教育所理學博士，中學教師年資28年。曾任科技部高瞻計畫主持人。
ATP一個簡單的小分子，當人類還處在受精卵時期，它便以物質實體的型態存在於單細胞個體內。當人們長大、進入高中後，ATP開始以概念實體的形態，進入腦海內，困惑心智。
ATP是物質還是能量？
臺灣學生在國中階段會學習到「粒線體是能量生成的場所」與「呼吸作用：糖+氧→二氧化碳+能量」等觀念。 高中則會學到「粒線體是進行有氧呼吸的場所」及「呼吸作用：分解葡萄糖等養分，釋出蘊藏在分子中的能量以合成ATP的過程」。在國中學習基礎科學的階段，為了避免參雜到ATP分子層次的複雜概念，進而影響呼吸作用概念的學習，因此省略不提ATP。但對於剛聽聞ATP名詞的高中學子們，則常有「ATP是能量而非物質」的迷思概念。為了化解此迷思，筆者也曾提出一套類比教學法，把 ATP比喻成充電電池，以建立ATP是一種能釋出能量供細胞使用的物質概念。
了解ATP是一種可提供能量的物質後，接下來讀者可以思考，它屬於哪一類物質？由什麼成分所組成？
ATP 到底是什麼物質呢？
ATP是一種核苷酸（nucleotide）， 屬於有機物，在人體裡的四大類有機物家族中，它隸屬於核酸家族，地位上則類似蛋白質家族裡的胺基酸，正如同蛋白質由胺基酸組成出來，核酸則是由核苷酸所組成（圖一）。
自然界中構成蛋白質的胺基酸有20種，讀者可以想見，除了ATP之外，也有其他種類的核苷酸，包括 ADP（adenosine diphosphate）、CTP（Cytidine triphosphate）、GTP（guanosine triphosphate）、dAMP（deoxyadenosine monophosphate）與GDP（guanosine diphosphate）等。讀者可將核苷酸想像成一個由P、C、N三種零組件組裝成的一套器材（圖二），零組件各有不同型號，取不同型號予以組裝，便可組成不一樣的器材。
圖一：ATP的家族隸屬，ATP與ADP是核苷酸，屬於核酸家族。
圖二：核苷酸的基本架構，核苷酸由磷酸根、五碳糖與含氮鹼基，三種零組件所組成。
根據右表，核苷酸有三種基本構造：磷酸根（phosphate）、含氮鹼基（nitrogenous base）及五碳糖（pentose），三個構造的不同組合可組成各種的核苷酸，例如ATP是由腺嘌呤、三個磷酸與核糖所組成。……【更多內容請閱讀科學月刊第604期】