細胞呼吸
細胞呼吸とは、細胞がエネルギーを得るために糖質を分解することです。細胞呼吸は食物を取り込み、それを利用してATP(細胞がエネルギーに利用する化学物質)を生成します。
通常、酸素を利用して行うもので、好気性呼吸と呼ばれています。これは、解糖、リンク反応、クレブスサイクル、電子輸送チェーンとして知られている4つの段階を持っています。これは、細胞が仕事をするために必要なエネルギーを供給するATPを生成します。
細胞は十分な酸素が得られないときには、酸素を必要としない嫌気性呼吸を使います。しかし、この方法では乳酸が生成され、酸素を使った場合に比べて効率が悪くなります。
酸素を使用するプロセスである好気性呼吸は、はるかに多くのエネルギーを生成し、乳酸を生成しません。また、好気性呼吸では、廃棄物として二酸化炭素が生成され、循環系に入ります。二酸化炭素は肺に運ばれ、そこで酸素と交換されます。
有酸素性細胞呼吸の簡略化された式は以下の通りです。
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + エネルギー(ATPとして
そのための言葉の方程式が
ブドウ糖(糖)+酸素→二酸化炭素+水+エネルギー(ATPとして
好気性細胞呼吸には4つの段階があります。それぞれが重要であり、その前のものなしでは起こりえない。好気性細胞呼吸の段階は
解糖
解糖では、細胞質内のグルコースが2分子のピルビン酸に分解されます。この過程では、10個の中間化合物のために10個の酵素が必要です。
- エネルギー豊富な2つのATPがキックスタート。
- 末尾には2つのピルビン酸分子があり、それに加えて
- 基質レベル-反応番号7&10で4分子のATPが作られる
- 酸素を使用する細胞では、ピルビン酸は第二のプロセスであるクレブスサイクルで使用され、より多くのATP分子を生成します。
サイクルの生産性
生物学の教科書は、多くの場合、38 ATP分子は、細胞呼吸(解糖から2つ、クレブスサイクルから2つ、および電子輸送鎖から約34)の間に酸化されたグルコース分子ごとに作ることができることを述べています。しかし、プロセスは、実際には漏れの膜を介して損失のため、より少ないエネルギー(ATP)になります。推定では、グルコースあたり29〜30 ATPです。
好気性代謝は、嫌気性代謝の約15倍(上の文章参照)です。嫌気性代謝は、1 molのブドウ糖あたり2 molのATPを産出する。彼らは解糖の初期経路を共有していますが、好気性代謝はクレブスサイクルと酸化的リン酸化を続けています。解糖後の反応は、真核細胞ではミトコンドリアで、原核細胞では細胞質で行われます。
リンク反応
解糖からのピルビン酸はミトコンドリアに積極的に送り込まれます。このピルビン酸から二酸化炭素1分子と水素1分子が除去され(酸化的脱炭酸と呼ばれる)、アセチル基が生成され、これがCoAと呼ばれる酵素と結合してアセチルCoAを形成します。これはクレブスサイクルには欠かせないものです。
クレブス回路
アセチルCoAはオキサロアセテートと結合して6つの炭素原子を持つ化合物を形成します。これは、常に繰り返されるクレブスサイクルの第一段階です。各グルコース分子から2つのアセチル-CoA分子が生成されるため、グルコース分子ごとに2つのサイクルが必要とされます。したがって、2サイクルの終了時には、2つのATP、6つのNADH、2つのFADH、4つのCO2が生成されます。ATPは、他の細胞のプロセスで使用するために化学的な形でエネルギーを運ぶ分子です。このプロセスはまた、その反応を解明した生化学者の後にTCAサイクル(Tricarboxylic (try-carbox-ill-ick)酸サイクル)、クエン酸サイクル、またはクレブスサイクルとして知られています。
電子輸送鎖(ETC)
ここでATPのほとんどが作られています。前の段階(クレブスサイクル、リンク反応)で除去された水素分子は、電子が放出するエネルギーを利用して、すべてミトコンドリア内に送り込まれます。やがて、ミトコンドリア内への水素の送り出しに動力を与えている電子は、水素と酸素が混ざり合って水を作り、水素分子は送り出されなくなります。
最終的には、水素はタンパク質のチャネルを通ってミトコンドリアの細胞質に逆流します。水素が流れると、ADPとリン酸イオンからATPが作られます。
質問と回答
Q:細胞呼吸とは何ですか?
A:細胞呼吸とは、細胞が糖を分解し、使用できるエネルギーを得るためのプロセスです。食物を取り込み、それを使って細胞がエネルギーとして使用する化学物質であるATPを作り出します。
Q:2種類の呼吸とは何ですか?
A:呼吸には、好気性呼吸と嫌気性呼吸の2種類があります。好気性呼吸は酸素を使うので、嫌気性呼吸より多くのエネルギーを生み出しますが、乳酸は生成されません。嫌気性呼吸は酸素を使わず、乳酸を生成します。
Q:好気性細胞呼吸の式は?
A:好気性細胞呼吸の式は、C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + エネルギー(ATPとして)です。ブドウ糖(糖質)+酸素 → 二酸化炭素+水+エネルギー(ATPとして)」となります。
Q:好気性細胞呼吸は何段階あるのですか?
A:好気性細胞呼吸には、解糖、リンク反応、クレブスサイクル、電子輸送連鎖の4つの段階があり、それぞれが重要で、その前の段階がなければ起こりません。
Q:好気性細胞呼吸で発生した二酸化炭素はどうなるのですか?
A: 好気性細胞呼吸で発生した二酸化炭素は、循環系に入り、肺に移動して酸素と交換されます。
Q:嫌気性呼吸はどのような老廃物を出しますか?
A:嫌気性呼吸では乳酸が、好気性呼吸では二酸化炭素が老廃物として出ます。