生物 第３章 代謝
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RAKU
2025年10月15日
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代謝
生体内での化学反応全体
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同化
単純な物質から複雑な物質を合成する代謝 一般的にエネルギーの供給がなければ進まない。
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異化
複雑な物質から単純な物質に分解する代謝 エネルギーの供給がなくても自発的に進む。
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ATP（アデノシン三リン酸）
アデニン（塩基の一種）とリボース（糖の一種）が結合したアデノシンに、３個のリン酸が結合した化合物
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NADHとFAD
呼吸の反応で働く、酸化還元反応を触媒する酵素
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NADP⁺
光合成の反応で働く、酸化還元反応を触媒する酵素
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解糖系
サイトゾルで進行する呼吸の第一過程。グルコースC₆H₁₂O₆のような呼吸基質が分解され、ピルビン酸C₃H₄O₄が生じる。 グルコース一分子当たり、2分子のATPが使われ、４分子のATPが新たに合成される。基質が酸化される際、NAD⁺が還元されNADHが生じる
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解糖系 化学反応式
C₆H₁₂O₆＋2NAD⁺→2C₃H₄O₃＋2NADH＋2H⁺（＋2ATP）
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クエン酸回路
マトリックスで進行する呼吸の第二過程。2ピルビン酸-CO₂（脱炭素反応）ー2NAD⁺＋2NADH→2C₂＋CoA（コエンザイムA）→2アセチルCoA₋CoA→2クエン酸₋2CO₂ー2NAD⁺＋2NADH→2α₋ケトグルタルサン₋2CO₂ー2NAD⁺＋2NADH₋2ADP＋2ATP→2コハク酸₋2FAD₊2FADH₂→2フマル酸→2リンゴ酸₋2CO₂ー2NAD⁺＋2NADH→2オキサロ酢酸→2クエン酸
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クエン酸回路 化学反応式
2C₃H₄O₃＋6H₂O＋8NAD⁺＋2FAD→6CO₂＋8NADH＋8H⁺＋2FADH₂（＋2ATP）
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酸化的リン酸化酸化
NADHなど酸化される過程でATPが作られる反応
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電子伝達系
ミトコンドリアの内膜で起こる呼吸の第３過程。解糖系やクエン酸回路で生じたNADHやFADH₂が酸化され、受け渡された電子が内膜に入り、濃度勾配によってATP合成酵素を通ってマトリックス側に戻る際にATPが生成される
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電子伝達系 化学反応式
10NADH＋10H⁺＋2FADH₂＋6O₂→10NAD⁺＋2FAD＋12H₂O（＋約28ATP）
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呼吸 化学式
C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O₂→6CO₂＋12H₂O（＋約32ATP）
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ATP合成酵素
膜を隔てた水素イオンの濃度勾配を利用して、ADPからATPを合成する酵素。H⁺が通ると心棒が回転し、球場の部分の中で心棒が回るとATPが合成。心棒は合成時は時計回りに回転
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発酵
微生物が酸素を用いずに有機物を分解し、その過程でATPを合成するはたらき。酸素を必要とする電子伝達系を使わず、サイトゾルの解糖系の部分だけでATPを合成する
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乳酸発酵
有機物の分解産物として乳酸ができる発酵。乳酸菌（ヨーグルト、漬物）解糖（筋肉、運動時） C₆H₁₂O₆（グルコース）→２C₃H₆O₃（乳酸）（＋2ATP）NADHが生じ、ピルビン酸によって酸化されNAD⁺に戻る
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乳酸発酵の過程
C₆H₁₂O₆₋(解糖系、2ATP消費、4ATP生産、2NADH)→2C₃H₄O₃(ピルビン酸)₋(2NAD⁺)→2C₃H₆O₃(乳酸)
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アルコール発酵
有機物の分解産物としてアルコールができる発酵。酵母（パン、酒）C₆H₁₂O₆(グルコース)→2C₂H₆O(エタノール)＋2CO₂（＋2ATP）
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アルコール発酵の過程
C₆H₁₂O₆₋(解糖系、2ATP消費、4ATP生産、2NADH)→2C₃H₄O₃(ピルビン酸)₋(2CO₂)→2C₂H₄O(アセトアルデヒド)₋(2NAD⁺)→2C₂H₆O(エタノール)
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細胞内で働く酵素による酸化還元反応 実験器具
ツンべルク管
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アルコール発酵 実験器具
キューネ発酵管
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脂肪の分解
脂肪→脂肪酸＋グリセリン 脂肪酸₋(β酸化)→アセチルCoA グリセリン→解糖系
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