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代謝~グルコースの異化”水素伝達系”

ミトコンドリアのクリスタ上で起きる電子伝達系
①受け渡された電子は最終的にプロトンと共に酸素に結合し水が生成。
②Glc:1分子から34ATPが合成される。

NADH
(H=H+ + e-)
H+
※e-
NAD
FMN
F:フラビン
M:モノ
N:ヌクレオチド
※e-
⊿G<0
FMN+
FMN
e-
CoQ
ユビキノン

e-
cytb
e-
cytc
e-
cyta
e-
O2

cyt:シトクロム
シトクロムは鉄を含むタンパク質で赤色を示す。
Fe3+ + e- ⇔ Fe2+

z-3

酸化的リン酸化➡活性酸素➡細胞死
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代謝~グルコースの異化”解糖系からクエン酸回路

解糖系からクエン酸回路(TAC回路) 酸素が使える反応
ミトコンドリア内で反応する

 

Glc
(C6H12O6
 ➡余ると肝臓でグリコーゲン
解糖系 ATPの変化 NADの変化
N:ニコチンアミド
A:アデニン
D:ジヌクレオチド
2ADP 2NAD
↓↑
2ATP 2NADH+2H+
※O2なしで
ATP合成可能
※Hはピルビン酸が
乳酸に変化させるためのもの
※水素電子を受取る反応
2Pyr
(ピルビン酸)
・・・脱水
2C3HO3炭素数:C3
➡➡2Lac(乳酸)➡➡肝臓➡➡Glc
AcCoA
アセチルCoA
CoA:コエンザイム補酵素
炭素数:C2
クエン酸回路
TCA回路
krebs回路
:解明者
 OAA
オキサロ酢酸
炭素数:C4
 ➡ クエン酸
実は:クエン酸は
TCA:トリカルボン酸
炭素数:C6

③異化反応なので
脱水素反応が起きる

FADH2
NADHが生成される
NADのプールを
維持している

②異化反応なので
⊿G<0
ATPの合成可能

←←
①2CO2が発生
炭素数がC6からC4に変化
つまり!!
異化反応

 

 

動物体内ではピルビン酸を乳酸に還元して、NADHをNADに酸化させる反応があるこれを解糖ということがある。

z-3

NAD(NAD+) NADH(NADH2)
↑実質的には同じもの
FAD FADH2

※TCA回路では
①Glc:1分子(1mol)➡2分子のATP(2mol)
 mol:アボガドロ数(6*10の23乗)
②NADH、FADH2の生成

※TCA回路が起きる場所はミトコンドリアのクリスタ(テ)
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外膜、内膜、膜間腔
櫛の形構造:クリスタ(テ)

クエン酸回路覚え方

代謝~グルコースの異化”解糖系(酸素O2が使えな場合)”

解糖系(酸素O2が使えな場合)細胞質TAC回路:ミトコンドリア

Glc
(C6H12O6
2Pyr
(ピルビン酸)
2C3HO3
2Lac
(乳酸)
mitochondria-5
植物や微生物でも起こる:乳酸発酵し、さらにアルコール発酵する
(酒:酵母で酸素を糖らなくするとエタノールができる。
その時に二酸化炭素が出来るけど、
捨てずに封じ込めればスパークリングワインなどになる。)

動物では解糖、嫌気(無)呼吸、医学的には嫌気代謝、無呼吸
※動物はアルコール発酵しない

 

Glc
(C6H12O6
  ➡余ると肝臓でグリコーゲン
ATPの変化 解糖系 NADの変化
N:ニコチンアミド
A:アデニン
D:ジヌクレオチド
2ADP 2NAD
2ATP 2NADH2H+
※O2なしで
ATP合成可能
※Hはピルビン酸が
乳酸に変化させるためのもの
※水素電子を受取る反応
2Pyr
(ピルビン酸)
・・・脱水
2C3HO3
➡➡➡発酵➡➡➡2Lac(乳酸)

体内的には

筋肉 ➡肝臓➡ 筋肉
Glc➡Lac ➡Lac➡Pyr➡Glc➡ Glc
ピルビン酸からグルコースの反応を
糖新生

とてもわかりやすいのでご紹介。


代謝の復習
複雑(Glc)なものから単純(6CO2+6H2O)なものに酸化(脱水素:⊿G<0)しながら変化させること。これによりADP + PiからATP(⊿G>0)を作る

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z-3

代謝~窒素固定と窒素同化~N化合物

生物界のN化合物

植物の場合 NH4+➡アミノ酸
アンモニウムイオンが必要
独立栄養
真菌の場合 20種類のアミノ酸を自力で合成できる。
人の場合 アミノ酸のうち8種類は合成出来ない。 従属栄養
する必要
がある
シアノバクテリア
イオウ細菌
化学合成細菌
光合成も出来る。
光合成も出来る。
化学合成
独立栄養
細菌

※窒素は化学反応性が乏しいので空気を吸って体に取り込めない。
N2➡NH3+H2O⇔NH4++OH-

窒素固定と窒素同化

窒素固定 大気中窒素
無機窒素化合物
アンモニア
アンモニウムイオン
に変化することを
という
窒素同化 アンモニア
アンモニウムイオン
NOx
有機物窒素化合物


窒素固定の出来る生物

根細菌 マメ科の植物の根に寄生する最近
アゾトバクター
藍藻 (シアノバクテリア)の一部
クロストリジウム 破傷風菌
嫌気性菌
(酸素があると死ぬ)
土の中にいる
怪我したら空気
にあてる
ボツリヌス菌
(筋肉をマヒさせる)
赤ちゃんに
はちみつ
をあげては
いけない。
ガス壊疽筋
(壊疽:えそ)


◎窒素同化

独立栄養細菌 補足
亜硝酸菌 アンモニウムイオン 亜硝酸イオンに酸化 放出されるエネルギーを利用
硝酸菌 亜硝酸イオン 硝酸イオンに酸化 放出されるエネルギーを利用
鉄細菌 Fe3+ + e- Fe2+
イオウ細菌
脱窒素細菌 硝酸イオンNO3- 窒素に還元N2 こうやって植物は根か
ら窒素を吸収できる。

 

動物の死骸などは土中で細菌などにアンモニア化されアンモニウムイオンに分解される。 アンモニウムイオンは亜硝酸菌により亜硝酸イオンに、 その後硝酸菌により硝酸イオンへと硝化作用を受け、植物に吸収される。
窒素固定土中

独立栄養細菌 窒素還元反応
植物の
細胞壁
硝酸イオン 亜硝酸イオン
に還元
植物の
葉緑体
亜硝酸イオン アンモニウムイオン
に還元
大気中の窒素
に比べてアンモ
ニウムイオンは
より還元された
形態


から吸収された硝酸イオンは硝酸還元でアンモニウムイオンへと変化し、 トランスアミラーゼのはたらきを受け有機酸と結合してアミノ酸になる。 このアミノ酸がさまざまに結合して生体を構成する物質となる。

 

代謝~同化と異化~C化合物

代謝~グルコース、アミノ酸の異化と過剰摂取

グルコースの異化と過剰

Glc ➡異化
➡過剰なら ➡肝臓、筋肉内で
グリコーゲンとして
貯蔵
➡さらに過剰なら
AcCoA
アセチルコエンザイム
➡アセチル基を重合し
脂肪酸
➡エステル化➡
中性脂肪
脂肪酸はGlcにはならない。
だから、一度たまると
太る戻らない。

 

アミノ酸の2種類の道がある

アミノ酸 ➡異化 ATP合成できるのは肝臓だけ
➡タンパク質合成

 

アミノ酸の分解と尿素になるまでと、その逆の反応
※アンモニア、尿素、尿酸は区別する。

-NH2
ATP投入
アミノ酸 アンモニア
NH3
(毒素)
(水溶)魚類
両性類(幼生)
排出出来る


逆の反応がある

酵素:ウレアーゼ
ピロリ菌がある。
尿素・・・無害
H2N-C-NH2
||
O哺乳類
両生類(成体)
尿酸

① 核酸(DNA:RNA)
の分解物から生成
②食物のプリン体

 ※尿酸
プリン基質

水に不溶
鳥類
爬虫類
人では痛風

代謝~三大栄養素
代謝~グルコース、アミノ酸の異化と過剰摂取
代謝~必須アミノ酸と必須脂肪酸の代表