嫌気呼吸
嫌気性呼吸とは、酸素を使わない呼吸のことです。酸素以外の元素は電子輸送に使用されます。酸素の代用としては、硝酸塩、鉄、マンガン、硫酸塩、硫黄、フマル酸、二酸化炭素などが一般的です。大腸菌は呼吸に硝酸塩とフマル酸を使用しています。
電子輸送鎖が機能するためには、鎖の末端に最終的な電子アクセプターがなければなりません。これにより、電子が鎖を通過することができる。好気性生物では、この最終電子受容体は酸素である。分子状の酸素は酸化力が強いため、優れたアクセプターとなります。嫌気性生物では、硫酸塩（ＳＯ４２-）、硝酸塩（ＮＯ３-）、硫黄（Ｓ）などの他の酸化性の低い物質が用いられる。これらの末端電子受容体は、O2よりも還元電位が小さいため、酸化された分子あたりのエネルギー放出量が少ない。したがって、酸素が不足している場合を除いて、嫌気性呼吸は好気性呼吸よりも効率が悪い。
酸素を全く使わない場合は、発酵と呼ばれています。発酵を利用する生物の例としては、乳酸菌や酵母などがあります。酵母は菌類であって、細菌ではありません。
嫌気性呼吸の式は、次のようになります。
大腸菌は嫌気性呼吸を利用する
質問と回答
Q:嫌気性呼吸とは何ですか?
A:嫌気性呼吸とは、酸素を使用しない呼吸のことです。電子輸送に酸素以外の元素が使われます。
Q:嫌気性呼吸で酸素の代わりに使われる元素は何ですか?
A:嫌気性呼吸における酸素の代わりとしてよく使われるのは、硝酸塩、鉄、マンガン、硫酸塩、硫黄、フマル酸、炭酸ガスです。
Q:硝酸塩とフマル酸を呼吸に使う生物は何ですか?
A:大腸菌は硝酸塩とフマル酸を呼吸に利用します。
Q:電子が通過するために、電子伝達連鎖の末端に存在しなければならないものは何ですか?
A:電子が通過するためには、電子伝達チェーンの末端に最終的な電子受容体が存在する必要があります。好気性生物では、このアクセプターは通常酸素分子です。嫌気性生物では、硫酸塩（SO42-）、硝酸塩（NO3-）、硫黄（S）など、酸化しにくい物質が代わりに使われます。
Q:嫌気性呼吸は好気性呼吸に比べてどの程度効率が良いのですか?
A: 嫌気性呼吸は、酸素が不足している場合を除いて、好気性呼吸より効率が悪いです。酸素がない場合でも解糖は行われますが、ピルビン酸の代わりに乳酸が生成され、少量のATPを作るクレブスサイクルに進みます。
Q: 酸素が十分にない状態で運動すると、どのように乳酸が生成されるのですか?
A: 運動をするとき、もし体が十分な酸素を筋肉に送ることができなければ、筋肉は乳酸を作り、痛みを感じるようになります。
Q:嫌気性呼吸で酸素が全く使われないと、どのような過程が起こるのですか?
A:嫌気性呼吸で酸素が全く使われないと、乳酸菌や酵母菌のような生物で発酵が起こりますが、このプロセスを利用します。
