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ATP（アデノシン三リン酸）とは、すべての細胞が使う「エネルギーの通貨」です。食べ物から取り出したエネルギーを、いったんATPの形に替えてから、筋肉を動かす・物を運ぶ・体の材料をつくるといった仕事に使います。英語の adenosine triphosphate（アデノシン・トリホスフェート）の略で、読み方は「エー・ティー・ピー」です。この記事では、ATPの構造とADPとの違い、ミトコンドリアでATPが作られるしくみ、1日に使う量、サプリや薬としてのATP、そしてATPを作る遺伝子の変化で起こる病気までを解説します。
⏱️ 30秒でわかる要約
🎯 Q. ATPとは簡単に言うと？
細胞が仕事をするときに使うエネルギーの通貨です。リン酸を1つ外してADPになるときに、エネルギーを出します。
🎯 Q. ATPの構造は？
アデニン（塩基）とリボース（糖）がつながったアデノシンに、リン酸が3つ並んだ形です。化学式はC₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃です。
🎯 Q. ATPはどこで作られる？
大部分は細胞の中のミトコンドリアで、ATP合成酵素という回るモーターのような酵素が作ります。ブドウ糖1個から約30個のATPができます。
🎯 Q. ATPのサプリを飲めば増える？
飲んだATPは、そのままの形では血液に入らないことが臨床試験で示されています。ATPは体の中で、作っては使うことをくり返しています。
🎯 Q. ATPが作れなくなる遺伝の病気はある？
あります。ATP合成酵素の部品をつくるミトコンドリアDNAのMT-ATP6遺伝子の変化で、NARPやリー脳症が起こります。原因は遺伝子検査で調べられます。
🎯 ATP（アデノシン三リン酸）の基本情報
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 正式名称・英語 | アデノシン三リン酸（adenosine triphosphate、アデノシン・トリホスフェート） |
| 読み方・略称 | エー・ティー・ピー（ATP） |
| ひとことで言うと | 細胞のエネルギーの通貨 |
| 構造 | アデニン（塩基）＋リボース（糖）＋リン酸3つ |
| 化学式・分子量 | C₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃、507.18[9] |
| 細胞の中の濃さ | ミリモル（mM）単位の高い濃さ[1] |
| 主に作られる場所 | ミトコンドリア（ATP合成酵素）。解糖系では細胞質でも少し作られる[1] |
| ブドウ糖1個からできる数 | 約30個（解糖系だけなら2個）[2] |
| 1日に作り直す量 | 自分の体重と同じくらい[4] |
| なかまの分子 | ADP（二リン酸）、AMP（一リン酸）、cAMP、GTP、dATP |
ATP（アデノシン三リン酸）とは？
ATPとは、細胞がエネルギーをやりとりするときに使う分子です。「生命のエネルギー通貨」とも呼ばれます。動物も植物も細菌も、生き物はみなATPを使っています[1]。
お金にたとえるとわかりやすくなります。食べ物の糖や脂肪は、いわば大きな財産です。そのままでは細かい支払いに使えないので、細胞はまず財産をATPという小銭に両替します。そして筋肉を動かす、物を運ぶ、体の材料をつくるといった1つ1つの仕事に、ATPを支払って使います。
ATPは何の略？正式名称と読み方
ATPは adenosine triphosphate の頭文字です。adenosine（アデノシン）に、tri（3つ）の phosphate（リン酸）がついた分子という意味で、日本語では「アデノシン三リン酸」と呼びます。読み方は「エー・ティー・ピー」です。
同じ「ATP」という略語は、テニスの男子プロ協会や、食品工場などで汚れを調べる「ATPふき取り検査」でも使われます。ふき取り検査は、汚れに含まれる生き物由来のATPを光らせて測るもので、この記事で解説する分子のATPを利用した検査です。
ATPの構造 ― アデニン・リボース・3つのリン酸
ATPの構造は、アデニン（塩基）＋リボース（糖）＋リン酸3つです。アデニンとリボースがつながった部分を「アデノシン」と呼び、そこにリン酸が3つ一列に並んでいます[1]。
ATPの構造の模式図。アデニンとリボースをあわせて「アデノシン」と呼びます。エネルギーを出すときに外れるのは、いちばん外側のリン酸γです。
リン酸は、糖に近いほうからα（アルファ）・β（ベータ）・γ（ガンマ）と呼びます。化学式はC₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃、分子量は507.18です[9]。部品のアデニンはプリン塩基のひとつで、DNAやRNAの文字「A」と同じものです。
💡 用語解説：リボース（ribose）
炭素を5つもつ糖で、RNAやATPの骨組みになります。DNAの糖は、リボースから酸素が1つ少ないデオキシリボースです。ATPの糖はリボースなので、ATPはRNAの材料にもなります。くわしくはリボースとはで解説しています。
ATPとADP・AMPの違い
ATP・ADP・AMPの違いは、ついているリン酸の数です。ATPはリン酸が3つ、ADP（アデノシン二リン酸）は2つ、AMP（アデノシン一リン酸）は1つです。
| 名前 | リン酸の数 | 主な役割 |
|---|---|---|
| ATP（アデノシン三リン酸） | 3つ | エネルギーを渡す「満タン」の形 |
| ADP（アデノシン二リン酸） | 2つ | エネルギーを出したあとの形。ミトコンドリアでリン酸をつけ直されてATPに戻る |
| AMP（アデノシン一リン酸） | 1つ | エネルギーが足りないことを知らせる目印にもなる |
| cAMP（サイクリックAMP） | 1つ（輪の形） | ATPからつくられ、ホルモンの情報を細胞の中に伝える |
ATPとADPは、行ったり来たりする関係です。ATPがリン酸を1つ外すとADPになり、エネルギーを出します。ADPはミトコンドリアでリン酸をつけ直されて、またATPに戻ります。この「ATP⇄ADP」のくり返しは、充電と放電をくり返す電池にたとえられます。
AMPがふえると、細胞は「エネルギーが足りない」と判断します。この見張り役がAMPKという酵素です。AMPそのものの構造と働きはアデニル化（AMP化）とAMPで、cAMPはcAMP/PKAシグナル伝達経路で解説しています。
高エネルギーリン酸結合とは？
ATPのリン酸どうしのつなぎ目は、「高エネルギーリン酸結合」と呼ばれます。水と反応してリン酸が外れると（加水分解）、大きなエネルギーが出るからです。式で書くと「ATP＋水 → ADP＋リン酸＋エネルギー」です。
💡 用語解説：高エネルギーリン酸結合（high-energy phosphate bond）
ATPのリン酸どうしのつなぎ目を指す言葉です。結合そのものにエネルギーが詰まっているわけではありません。リン酸が外れたあとのADPとリン酸のほうが安定なので、その差の分のエネルギーが出ます。筋肉にあるクレアチンリン酸も、同じなかまの分子です。
ATPとGTPの違い
ATPとよく似た分子に、GTP（グアノシン三リン酸）があります。違いは塩基で、ATPはアデニン、GTPはグアニンです。ATPが細胞全体の「通貨」として広く使われるのに対し、GTPはタンパク質のスイッチの切り替えや、タンパク質をつくる場面など、限られた仕事を担います。くわしくはGTP（グアノシン三リン酸）とはとGDPとはをご覧ください。
ATPの働き・役割 ― 体のどんな仕事に使われる？
ATPの役割は、エネルギーが必要なあらゆる仕事に、エネルギーを渡すことです。大きく分けると次の5つがあります[1]。
● 動く：筋肉が縮むとき、ミオシンというタンパク質がATPを使ってアクチンの線をたぐり寄せます。細胞の中で荷物を運ぶキネシンやダイニンも、ATPで歩きます（モータータンパク質）。
● くみ出す：細胞の膜にあるポンプが、ATPを使ってナトリウムやカリウム、カルシウムを濃度の差に逆らって運びます。神経が電気信号を伝えられるのは、このポンプのおかげです。
● つくる：タンパク質・脂肪・糖など、体の材料を組み立てる反応にエネルギーを使います。
● 切り替える：キナーゼという酵素が、ATPのリン酸をタンパク質につけます。これをリン酸化といい、タンパク質のスイッチのオン・オフになります。
● 知らせる：細胞の外に出たATPは、まわりの細胞に信号を送る「伝達物質」としても働きます[1]。
ATPと結合するタンパク質の多くは、Pループという共通の形を使ってリン酸の部分をつかんでいます。ATPを分解してエネルギーを取り出す酵素は、まとめて「ATPアーゼ（ATPase）」と呼ばれます。
ATPはRNAの材料、dATPはDNAの材料
ATPはエネルギーの通貨であると同時に、RNAの材料でもあります。RNAがつくられるとき、ATPのアデノシンとリン酸1つがRNAの鎖に組み込まれます。DNAの材料になるのは、リボースの酸素が1つ少ないdATP（デオキシアデノシン三リン酸）です。ATP・GTP・CTP・UTPなどをまとめてヌクレオシド三リン酸（NTP）と呼びます。
DNAを読む検査も、このしくみを利用しています。遺伝子検査や、お母さんの血液で赤ちゃんの染色体を調べる東京のNIPT（新型出生前診断）で使う次世代シーケンサーの多くは、dATPなど4種類の材料を1つずつつなぎながら、DNAの並び順を読み取ります。
ATPはどこで作られる？ ― ミトコンドリアとATP合成
ATPの大部分は、細胞の中のミトコンドリアで作られます。食べ物の糖や脂肪を酸素で少しずつ燃やし、そのエネルギーでADPにリン酸をつけ直します[1]。この流れは、大きく3つの段階に分かれます。
ブドウ糖からATPができるまでの流れ。Bonora ら（2012）・Alberts ら（2002）をもとに作成[1][2]
● 解糖系：細胞質でブドウ糖を半分に割ります。酸素がなくても進み、ブドウ糖1個あたり差し引き2個のATPができます[1][2]。
● クエン酸回路（TCA回路）：ミトコンドリアの内側で、糖や脂肪のかけらを分解し、エネルギーを運ぶ分子（NADHなど）に電子を渡します。
● 電子伝達系とATP合成酵素：ミトコンドリアの内膜で、電子を酸素まで受け渡しながら、プロトン（水素イオン）を膜の外側にくみ出します。たまったプロトンが戻る力で、ATP合成酵素がATPを作ります[1]。
この最後の段階を「酸化的リン酸化」と呼びます。呼吸で吸った酸素は、ここで電子を受け取って水になります。酸素がなければATPを十分に作れないのは、このためです。
💡 用語解説：プロトンの濃度差（proton gradient）
ミトコンドリアの内膜をはさんで、外側にプロトン（水素イオン）が多く、内側に少ない状態のことです。ダムにためた水のように、戻ろうとする力が生まれます。ATP合成酵素は、この流れで水車のように回ってATPを作ります。
ブドウ糖1個からATPは何個できる？ ― 38個ではなく約30個
ブドウ糖1個を酸素で完全に分解すると、約30個のATPができます[2]。そのうち解糖系の分は2個で、残りの大部分はミトコンドリアのATP合成酵素が作ります。
古い教科書には「38個」「電子伝達系で34個」と書かれていました。その後、ATPを1個作るのに必要なプロトンの数が実際に測られ、今は約30個と考えられています[2][3]。「電子伝達系は28個か34個か」と迷う場合、34個は古い数え方です。今の数え方では、電子伝達系の分はそれより少なく、全体で約30個とされています。
ATP合成酵素 ― 1秒間に約100回転する分子モーター
ATP合成酵素（ATPシンターゼ）は、ミトコンドリアの内膜に刺さった回転するモーターのような酵素です。膜の中の部分（Fo）がプロトンの流れで回り、軸でつながった頭の部分（F1）がADPとリン酸からATPを組み立てます[3]。
ウシのATP合成酵素の構造を調べた研究では、回転部分の輪は8つの部品（cサブユニット）でできていました。1回転するとATPが3個でき、回転の速さは1秒間に約100回です。計算すると、ATPを1個作るのにプロトン約2.7個が必要になります[3]。脊椎動物ではこの部品の配列がほぼ同じなので、ヒトでも同じと考えられています[3]。
ATP合成酵素の部品は、核の遺伝子とミトコンドリアDNAの両方からつくられます。部品の遺伝子のなかまはATPase F1/V1 αβサブユニットファミリーで解説しています。
ATPは1日にどれくらい作られる？ ― 体重と同じくらい
ヒトは1日に、自分の体重と同じくらいの量のATPを作り直しています[4]。体重50kgの人なら、約50kg分のATPを作っては使っている計算です。
一方で、細胞の中にためておけるATPはわずかです。濃さはミリモル単位と高いものの[1]、使った分をすぐに作り直さないと足りなくなります。筋肉では、クレアチンリン酸がリン酸をADPに渡して、ATPをすばやく補います[1]。この反応を受け持つ酵素がクレアチンキナーゼ（CK）で、血液検査の項目としても知られています。
植物の光合成でもATPが作られる
植物は、葉緑体の中でも光のエネルギーを使ってATPを作ります。しくみはミトコンドリアとよく似ていて、膜をはさんだプロトンの濃度差でATP合成酵素を回します。作ったATPは、二酸化炭素から糖をつくる反応に使われます。
ATPはサプリや食べ物で増やせる？薬としてのATP
ATPのサプリを飲んでも、血液のATPは増えなかった
ATPのサプリメントは、運動の効果を上げる目的で売られています。しかし、健康な人8人に腸で溶けるATPを飲んでもらった臨床試験では、血液中のATPは増えませんでした。著者らは「1回飲んだATPは体に吸収されて使われる形にならない」と結論しています[5]。
ATPは、食べ物の中にも生き物の細胞があれば含まれます。ただし食べたATPは、腸で分解されてから吸収されます。体のATPは、食べ物の栄養と呼吸の酸素から、細胞が自分で作り直しているものです。ATPを「増やす」には、ATPそのものを補うより、材料になる栄養と、ATPを作るミトコンドリアの働きのほうが大切です。
医療で使われるATP ― 注射で不整脈を止める
ATPは薬としても使われます。日本では、アデノシン三リン酸二ナトリウム水和物という名前で、注射薬や内服薬が医療用医薬品になっています。
ATPの注射は、1940年代の終わりから、発作性上室頻拍（はっさせいじょうしつひんぱく）という脈が急に速くなる不整脈を止めるのに使われてきました[6]。静脈に急いで注射すると、ATPはすぐにアデノシンに分解されます。アデノシンと神経の反射の働きで、心臓の電気の通り道（房室結節）が一時的に完全に止まります[6]。
このとき、ごく短いあいだ脈が止まったように見えることがあります。「ATPで心停止」と言われるのはこのためで、医師が心電図を見ながら使う薬です。
ATPと遺伝の病気 ― ATPが作れない・使えないとき
ATPを作る酵素も、ATPを使うポンプも、すべて遺伝子の設計図からつくられます。そのため、遺伝子の変化で「ATPが十分に作れない」「ATPを使う部品が働かない」病気が起こります。
ATP合成酵素の遺伝子の変化 ― NARPとリー脳症
ATP合成酵素の部品の一部は、ミトコンドリアの中にある小さなDNA（ミトコンドリアDNA）に書かれています。その1つがMT-ATP6遺伝子です。この遺伝子が変化すると、ATP合成酵素（複合体Ⅴ）がうまく働かず、脳や筋肉、目の網膜などエネルギーを多く使う組織に症状が出ます[7]。
代表的な変化はm.8993T>Gです。症状の重さは、細胞の中で変化したミトコンドリアDNAが占める割合（ヘテロプラスミー）で変わります[7]。
● 割合が60%未満：症状がないか、軽いことが多い。
● 割合が70〜90%：NARP（神経障害・運動失調・網膜色素変性症）になることがある。
● 割合が90%を超える：リー脳症（リー症候群）として、乳幼児期に重い症状が出ることが多い。
ミトコンドリアDNAが原因のリー脳症では、MT-ATP6が最も多い原因遺伝子で、全体の約40%を占めます[7]。英国北東部の大人を調べた研究では、ミトコンドリアDNAの病気の原因となる変化をもつ人は、症状のない人も含めて約5,000人に1人でした[8]。
💡 用語解説：ヘテロプラスミー（heteroplasmy）
1つの細胞の中に、変化したミトコンドリアDNAと正常なミトコンドリアDNAがまじっている状態です。変化したものの割合がある線をこえると症状が出ます。割合は臓器ごとに違い、血液で低くても筋肉で高いことがあります。くわしくはヘテロプラスミーとはで解説しています。
ミトコンドリアDNAは、お母さんからだけ子どもに受け継がれます（母系遺伝）。ただし、お母さんの割合が低くても、卵子ごとに割合が大きく変わることがあり、子どもでどうなるかの予測はむずかしくなります。くわしくはミトコンドリアDNA（mtDNA）とはとミトコンドリア病とはをご覧ください。
名前に「ATP」がつく遺伝子 ― ATPを使うポンプの病気
遺伝子の名前が「ATP」で始まるものの多くは、ATPを使って物を運ぶポンプ（ATPアーゼ）の設計図です。ATPを作る遺伝子ではありませんが、ATPを使えないと同じように病気が起こります。
ナトリウムとカリウムを運ぶポンプの遺伝子のなかまは、ATPase Na+/K+ transporting subunitsでまとめています。
当院で受けられる遺伝子検査
ATPを作るしくみ（ミトコンドリア）の病気が疑われるとき、当院では次の遺伝子検査を行っています。
● ミトコンドリアDNAパネル（37遺伝子）：ミトコンドリアDNAの37遺伝子をすべて調べます。ATP合成酵素の部品のMT-ATP6・MT-ATP8も含まれます。
● 核遺伝子パネル（677遺伝子）：ミトコンドリアの働きに関わる核の677遺伝子を調べます。ATP合成酵素の部品や組み立てに関わるATP5F1A・ATP5F1B・ATP5F1E・ATPAF2も含まれます。くわしくはミトコンドリア病の遺伝子検査（核遺伝子677）をご覧ください。
● 両方を調べる包括検査：上の2つをまとめて調べます。
費用は、核遺伝子パネル・ミトコンドリアDNAパネルがそれぞれ税込330,000円、両方を調べる包括検査が税込638,000円です。結果までは3〜5週間で、検体は血液・頬の内側の粘膜・唾液などです。遺伝カウンセリング料（30分22,000円・税込）が別にかかります。3つの検査の選び方はミトコンドリア病の遺伝子検査で解説しています。
結果は、臨床遺伝専門医が遺伝カウンセリングでご説明してから、マイページにアップします。
🩺 院長コラム【体重と同じだけのATPを、毎日作り直している】
ATPの話でいちばん驚くのは、1日に体重と同じくらいのATPを作り直しているという事実だと思います。体にためておけるATPはわずかなので、細胞は休まず作り続けなければなりません。ATPは「ためる燃料」ではなく、「回し続けるお金」だと考えています。
だからこそ、ATPを作る部品が1つ欠けるだけで、脳や筋肉、目のようにエネルギーを多く使う組織から先に困ります。MT-ATP6のようなミトコンドリアDNAの変化では、同じ家系でも割合の違いで症状が大きく変わります。症状の重さだけで判断せず、原因の遺伝子と割合を確かめることが大切だと考えています。
「ATPを増やすサプリ」の広告をよく見かけますが、飲んだATPはそのままでは血液に入りません。エネルギー不足の理由が遺伝子にある場合もあります。原因がわかれば、次のお子さんへの遺伝の確率を考える手がかりにもなると考えています。
よくある質問（FAQ）
Q1. ATPとは簡単に言うと何ですか？
細胞が仕事をするときに使うエネルギーの通貨です。正式名称はアデノシン三リン酸で、リン酸を1つ外してADPになるときにエネルギーを出します。すべての生物が使っています。
Q2. ATPとADPの違いは何ですか？
ついているリン酸の数が違います。ATPはリン酸が3つ、ADPは2つです。ATPがリン酸を1つ外すとADPになってエネルギーを出し、ADPはミトコンドリアでリン酸をつけ直されてATPに戻ります。
Q3. ATPはどこで作られますか？
大部分は細胞の中のミトコンドリアで、ATP合成酵素が作ります。解糖系では細胞質でも少し作られます。ブドウ糖1個からは約30個のATPができ、そのうち解糖系の分は2個です。
Q4. ATPの構造と化学式を教えてください。
アデニン（塩基）とリボース（糖）がつながったアデノシンに、リン酸が3つ並んだ構造です。化学式はC₁₀H₁₆N₅O₁₃P₃、分子量は507.18です。
Q5. ATPのサプリや食べ物でATPは増えますか？
飲んだATPは、そのままの形では血液に入らないことが臨床試験で示されています。体のATPは、食べ物の栄養と呼吸の酸素から、細胞が自分で作り直しているものです。
Q6. ATPが作れなくなる遺伝の病気はありますか？
あります。ミトコンドリアDNAのMT-ATP6遺伝子が変化すると、ATP合成酵素がうまく働かず、NARPやリー脳症が起こります。変化したミトコンドリアDNAの割合が高いほど重くなる傾向があり、お母さんから子どもに受け継がれます。
まとめ
ATP（アデノシン三リン酸）は、アデニン・リボース・3つのリン酸からなる、細胞のエネルギーの通貨です[1]。リン酸を1つ外してADPになるときにエネルギーを出し、筋肉の収縮、物質の運搬、体の材料づくり、リン酸化によるスイッチの切り替えに使われます。
ATPの大部分はミトコンドリアのATP合成酵素が作り、ブドウ糖1個から約30個ができます[2]。ヒトは1日に体重と同じくらいのATPを作り直しています[4]。ATP合成酵素の部品をつくるMT-ATP6遺伝子が変化すると、NARPやリー脳症が起こることがあります[7]。
🧬 ATPを作るしくみ（ミトコンドリア）の病気を遺伝子で調べたい方へ
ミネルバクリニックでは、MT-ATP6・MT-ATP8を含むミトコンドリアDNAの37遺伝子と、ATP合成酵素の遺伝子を含む核の677遺伝子を調べる検査を、臨床遺伝専門医の遺伝カウンセリングとあわせて行っています。費用は各税込330,000円（両方は税込638,000円）、結果は3〜5週間でマイページにアップし、遺伝カウンセリングでご説明します。
参考文献
- [1] Bonora M, Patergnani S, Rimessi A, et al. ATP synthesis and storage. Purinergic Signal. 2012;8(3):343-357. doi:10.1007/s11302-012-9305-8（PMC3360099）
- [2] Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. How Cells Obtain Energy from Food. In: Molecular Biology of the Cell. 4th ed. New York: Garland Science; 2002. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26882/
- [3] Watt IN, Montgomery MG, Runswick MJ, Leslie AG, Walker JE. Bioenergetic cost of making an adenosine triphosphate molecule in animal mitochondria. Proc Natl Acad Sci U S A. 2010;107(39):16823-16827. doi:10.1073/pnas.1011099107（PMC2947889）
- [4] Törnroth-Horsefield S, Neutze R. Opening and closing the metabolite gate. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008;105(50):19565-19566. doi:10.1073/pnas.0810654106（PMC2604989）
- [5] Arts IC, Coolen EJ, Bours MJ, et al. Adenosine 5′-triphosphate (ATP) supplements are not orally bioavailable: a randomized, placebo-controlled cross-over trial in healthy humans. J Int Soc Sports Nutr. 2012;9(1):16. doi:10.1186/1550-2783-9-16（PMC3441280）
- [6] Pelleg A, Kutalek SP, Flammang D, Benditt D. ATPace™: injectable adenosine 5′-triphosphate. Diagnostic and therapeutic indications. Purinergic Signal. 2012;8(Suppl 1):57-60. doi:10.1007/s11302-011-9268-1（PMC3265710）
- [7] Ball M, Thorburn DR, Rahman S. Mitochondrial DNA-Associated Leigh Syndrome Spectrum. In: Adam MP, et al., eds. GeneReviews®. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 2003 [updated 2024 May 9]. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK1173/
- [8] Gorman GS, Schaefer AM, Ng Y, et al. Prevalence of nuclear and mitochondrial DNA mutations related to adult mitochondrial disease. Ann Neurol. 2015;77(5):753-759. doi:10.1002/ana.24362（PMC4737121）
- [9] National Center for Biotechnology Information. PubChem Compound Summary for CID 5957, Adenosine-5′-triphosphate. PubChem. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/5957
