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+
酸化的リン酸化➡活性酸素➡細胞死
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 ２C3H４O3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 ２ATPの合成可能 |
←←
|
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。
| 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）
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
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） ２C3H４O3 |
➡ | 2Lac （乳酸） |
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| 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 |
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| 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 | 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 |
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| 2Pyr （ピルビン酸） ・・・脱水 ２C3H４O3 |
➡➡➡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
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。
| 独立栄養細菌 | 窒素還元反応 | |||
| 植物の 細胞壁で |
硝酸イオン | ➡ | 亜硝酸イオン に還元 |
|
| 植物の 葉緑体で |
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 |
根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。
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） は排出出来る |
⇔ ↑ 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） |
※尿酸 プリン基質 水に不溶 鳥類 爬虫類 人では痛風 |