物質とエネルギーの変換 代謝 生物体を中心とした物質の変化 物質の合成、物質の分解 同化 異化 複雑な物質を合成する反応 物質を分解する反応 呼吸とは 好気呼吸 酸素を利用して有機物を分 解 嫌気呼吸 酸素を利用せずに有機物を 分解 有機物を分解してその中に含まれるエ ネルギーを取り出し、ATPを合成するこ と 嫌気呼吸 酵素なしで有機物分解 酵母 乳酸菌 ATP合成 発酵 微生物の働きで糖分が分解されてアル コールや乳酸が生じること 一般に酸素の少ない条件下で多くの酵 素によって反応する 酵母菌の行う反応 アルコール発酵 乳酸菌の行う反応 乳酸発酵 アルコール発酵 糖の分解 → アルコールと二酸化炭素生じる グルコースからピルビン酸 ピルビン酸 →アセトアルデヒド+ CO2 → エタノール NADH + H+ → NAD+再生 乳酸発酵 グルコース→乳酸 エネルギー ピルビン酸 → 乳酸 NADH + H+ → NAD+ 再生 ミトコンドリアの構造 外膜 と 内膜 膜間腔 マトリックス 物質の通過 外膜は自由 内膜 選択的 ピルビン酸の二酸化炭素への酸化 マトリックス内 クリステ → 表面積増大 肝細胞：内膜の表面積 外膜の５倍 電子伝達 内膜 → 水素イオン駆動力生成 膜を隔てた水素イオンの電気化学的勾配に蓄えられ たエネルギー → ATP合成 アセチルCoA ピルビン酸 補酵素Aと反応 二酸化炭素と中間体アセチルCoA 生じる ピルビン酸デヒドロゲナーゼ 触媒 ＊ ミトコンドリア マトリックス内 クエン酸回路 アセチルCoAのアセチル基を酸化 NADH FADHを生成 好気呼吸 解糖系 クエン酸回路 水素伝達系 解糖系ー１ グルコース 1分子 → ピルビン酸（３炭素化合物） 分解 細胞質中 ADPをリン酸化 ATP合成 2分子 まで 解糖系ー２ ATPの消費 ① ヘキソキナーゼ グルコース → グルコース６リン酸 ATP → ADP ②6ホス ホフルクトキナーゼ フルクトース６リ ン酸→フルクトース1.6ビスリン酸 水素元素 生じる反応 グリセルアルデヒド-３-リン酸デヒドロゲナーゼ電子 伝達体 NAD+ ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型 電子４個と水素イオン２個 2H+ + 4e- + 2NAD+ → 2NADH 解糖系におけるATP合成 基質段階のリン酸化 クエン酸回路 ピルビン酸 脱水素酵素、脱炭酸酵素 様々な化合物に変換される アセチルCo-A のアセチル基 → ２分子のCO2に酸化 エネルギーをATP産生に利用 遊離 クエン酸回路の諸反応 ８酵素が有機化学反応触媒 1. アセチル基 4炭素化合物オキサロ酢酸と結合 → 6炭素化合物 クエン酸生成 2.3. クエン酸→イソクエン酸（炭素6）に異化され 4. イソクエン酸 → オキソグルタル酸に酸化 CO2放出 NAD+→NADHに還元 5. オキソグルタル酸 →スクシニルCoAに酸化 CO2放出 NAD+→NADHに還元 6.7.8 スクシニルCoA→オキサロ酢酸に酸化（再生） 回路形成 クエン酸回路の酵素 酵素と低分子化合物 マトリックス内に存在 水溶性 解糖系とクエン酸回路の収支 CO2 NADH グルコース→ピルビン酸 0 2 ピルビン酸２分子→アセチルCoA２分子 2 2 アセチルCoA２分子→CO2 ４分子 4 6 合計 6 10 NADH、FADH 電子対を内膜の受容体分子に伝達 電子を失うと 酸化型 NAD+、FAD+ 生じる FADH 0 0 2 2
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