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chrischenb

鐵蟲 (初入文壇)

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[交流] 什么是ATP(三磷酸腺苷)?

杜牧的七言絕句秋夕描寫了一位在秋夜里燭光映照著畫屏，手拿著小羅扇撲打螢火蟲的宮女。而螢火蟲發(fā)光所需要化學(xué)物質(zhì)就是我們今天要討論的主角：三磷酸腺苷（Adenosine Triphosphate, 簡(jiǎn)稱ATP）。

ATP在生物化學(xué)中是一種核苷酸，作為細(xì)胞內(nèi)能量傳遞的“分子通貨”，ATP的主要作用是儲(chǔ)存和傳遞化學(xué)能。

比如您吃的食物中的碳水化合作會(huì)被轉(zhuǎn)化為一種叫做葡萄糖的單糖。葡萄糖本身?yè)碛写罅考?xì)胞所需要的能量，但細(xì)胞并不接受以葡萄糖為“貨幣”的支付方式，因此需要先將葡萄糖轉(zhuǎn)換為被細(xì)胞所接受的“貨幣”形式，也就是我們所說(shuō)的ATP，一分子葡萄糖可以生成30-32分子的ATP，這種轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為細(xì)胞呼吸或新陳代謝。

人體每天的能量消耗需要水解50-75kg的ATP，相當(dāng)于人體自身的重量，但人體中每時(shí)每刻存在的ATP的總量只有大約51克左右，所以這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用1000-1500次。

由于所有生命體（包括微生物）體內(nèi)都含有ATP且相對(duì)含量十分穩(wěn)定，因此通過(guò)直接分析環(huán)境樣品中的ATP含量，就可以間接的反應(yīng)環(huán)境中微生物的數(shù)量，而ATP的分析過(guò)程只需要5分鐘的時(shí)間，那么這就對(duì)那些需要對(duì)微生物進(jìn)行監(jiān)控的行業(yè)帶來(lái)了極大的便利。相反的來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)一般需要2-4天，不僅所需時(shí)間長(zhǎng)而且只能針對(duì)特對(duì)的微生物，因此無(wú)法滿足用戶對(duì)微生物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需求。

當(dāng)微生物細(xì)胞內(nèi)的ATP通過(guò)細(xì)胞破壁被提取出來(lái)以后，在熒光素酶的催化下和熒光素混合發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生熒光。反應(yīng)所產(chǎn)生熒光被光度計(jì)捕捉后得到RLU(相對(duì)亮度)的讀數(shù)，然后用于計(jì)算樣品中ATP的濃度。

在任何一個(gè)水樣中，ATP存在的形式包括2種：一種是存在于微生物細(xì)胞內(nèi)的ATP，稱之為胞內(nèi)ATP(cATP)，它的濃度可用來(lái)表征微生物的活性；另一種是因?yàn)榧?xì)胞死亡而釋放到環(huán)境內(nèi)的ATP，稱之為胞外ATP(dATP)，它的濃度可以用來(lái)判斷微生物的生存狀態(tài)是否惡劣；而兩種ATP的和稱之為總ATP（tATP）。

在飲用水，工業(yè)循環(huán)水，油氣開采水等等場(chǎng)景，需要投加殺菌劑對(duì)微生物污染進(jìn)行控制，因?yàn)樵谶@種情況下，我們通過(guò)分析樣品ATP的濃度來(lái)判斷殺菌劑的投加是否合理，通常當(dāng)ATP濃度低于10 pg/mL時(shí)，認(rèn)為對(duì)微生物污染的控制是相對(duì)較好的。

在污水生物工藝，生物濾池等等場(chǎng)景，我們依靠微生物來(lái)去除水中的污染物，因此在這種情況下，我們通過(guò)分析污泥的ATP濃度來(lái)判斷工藝的狀態(tài)和進(jìn)行工藝的調(diào)控。通過(guò)ATP，我們可以知道污泥中真正具有活性的微生物的比例，幫助我們看清工藝的真實(shí)狀態(tài)。

總結(jié)一下，ATP細(xì)胞內(nèi)能量傳遞的“分子通貨”，存在于所有的生命體中并且含量十分穩(wěn)定，通過(guò)分析ATP來(lái)獲得關(guān)于微生物數(shù)量和狀態(tài)的直觀數(shù)據(jù)，可以幫助您更好的看清楚工藝的真實(shí)狀態(tài)。

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附件 1 : 什么是ATP？.pdf

2020-07-30 13:26:43, 527.42 K

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