3.10: 有機分子の酸化と還元

細胞内のエネルギー生産には、多くの協調的な化学経路が関与しています。これらの経路のほとんどは、酸化反応と還元反応の組み合わせであり、これらは同時に発生します。酸化反応は、化合物中の原子から電子を剥ぎ取り、この電子を別の化合物に付加することが還元反応です。通常、酸化と還元は一緒に起こるため、これらの反応のペアは酸化還元反応と呼ばれます。

分子から電子が除去されると、酸化された化合物の位置エネルギーが減少します。しかし、電子(時には水素原子の一部として)は、細胞の細胞質内で結合していないままではありません。むしろ、電子は2番目の化合物にシフトし、2番目の化合物を減少させます。ある化合物から別の化合物への電子の移動は、最初の化合物(酸化化合物)から位置エネルギーをいくらか除去し、2番目の化合物(還元化合物)の位置エネルギーを増加させます。原子に蓄えられ、細胞機能の燃料として使用されるエネルギーのほとんどが高エネルギー電子の形をとっているため、分子間の電子の移動は重要です。高エネルギー電子の形でエネルギーを移動させることで、細胞はエネルギーを漸進的に移動して使用することができます。これは、単一の破壊的なバーストではなく、小さなパッケージで行われます。

生体内では、少数の化合物が電子シャトルとして機能し、生化学的経路の化合物間で高エネルギーの電子を結合して運びます。私たちが考える主要な電子キャリアは、ビタミンB群に由来し、ヌクレオチドの誘導体です。これらの化合物は、簡単に還元できる(つまり、電子を受け入れる)か、酸化する(電子を失う)ことができます。ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD)は、ビタミンB3、ナイアシンに由来します。NAD ⁺は分子の酸化型です。NADHは、2つの電子と1つのプロトン(これらを合わせると、水素原子と追加の電子に相当する)を受け入れた後の分子の縮小型です。

このテキストはOpenstax, Biology 2e, Section 7.1 Energy in Living Systemsから引用