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8.11:

細胞呼吸とは?

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Introduction to Cellular Respiration

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細胞呼吸とは 有機分子を分解し、電子伝達鎖を介して 使用可能なエネルギーを生産する異化プロセスです。このプロセスは人間やほとんどの有機体が 酸素を使って 二酸化炭素、水、熱 そして使用可能なエネルギーATPを生産します。糖やアミノ酸、脂質など 多くの異なる有機分子が 細胞呼吸に使用されますが グルコースがプロトタイプとして使用されます。したがって、細胞呼吸の方程式は C6、H12、O6 6O2が 6CO2 6H2O エネルギーに変換され 光合成とは逆になります。この反応は実際、複数の段階で行われます。解糖は細胞質で起こり ピルビン酸酸化とクエン酸回路は ミトコンドリアで 酸化的リン酸化は ミトコンドリア内膜で起こります。これらのプロセスが一緒になって細胞活動を活性させます。有機体の分解によるATP生産により 鞭毛運動や筋肉収縮が起こるのです。

8.11:

細胞呼吸とは?

生物は食物からエネルギーを得ていますが、そのエネルギーは細胞が直接利用することはできません。細胞は、栄養素に蓄えられたエネルギーを、より利用しやすい形であるアデノシン三リン酸(ATP)に変換します。

ATPはエネルギーを化学結合で蓄え、必要なときにすぐに放出できるようにしています。細胞呼吸のエネルギーの多くは熱として放出されますが、一部はATPを作るために使われます。

細胞呼吸では、いくつかの酸化還元反応によって、有機分子から他の分子に電子が移動します。ここで、酸化とは電子を失うこと、還元とは電子を得ることを意味します。電子キャリアーであるNAD+とFAD2、およびそれらの還元型であるNADH+とFADH2は、細胞呼吸のいくつかのステップに不可欠です。

原核生物の中には、酸素を必要としない嫌気呼吸をするものもありますが、ほとんどの生物は、より多くのATPを生成する好気呼吸をします。好気呼吸は、グルコースと酸素を二酸化炭素と水に分解してATPを生成します。

好気呼吸も嫌気呼吸も、まず酸素を必要としない解糖系から始まります。解糖系では、グルコースがピルビン酸に分解され、ATPが得られます。酸素がない状態では、ピルビン酸は発酵し、解糖を続けるためのNAD+を生成します。重要なのは、数種類の酵母がアルコール発酵を利用していることです。人間の筋肉細胞は、酸素が欠乏すると乳酸発酵を利用できます。嫌気呼吸は、発酵で終わります。

しかし、好気呼吸はピルビン酸の酸化で続きます。ピルビン酸の酸化によってアセチル-CoAが生成され、これがクエン酸回路に入ります。クエン酸回路はいくつかの酸化還元反応で構成されており、アセチル-CoAの結合エネルギーを放出し、ATPと還元された電子キャリアであるNADH2とFADH2を生成します。

細胞呼吸の最終段階である酸化的リン酸化によって、ATPの大部分が生成されます。NADHとFADH2は、電子伝達系で電子を受け渡します。電子輸送鎖はエネルギーを放出してプロトンを排出し、ATP合成を可能にするプロトン勾配を作ります