物質とエネルギーの変換 代謝　生物体を中心とした物質の変化　　　　　　物質の合成、物質の分解 同化　　複雑な物質を合成する反応 異化　　物質を分解する反応　

呼吸とは 好気呼吸 酸素を利用して有機物を分解 嫌気呼吸 酸素を利用せずに有機物を分解 好気呼吸　酸素を利用して有機物を分解 嫌気呼吸　酸素を利用せずに有機物を分解 有機物を分解してその中に含まれるエネルギーを取り出し、ATPを合成すること

嫌気呼吸 酵素なしで有機物分解　ATP合成 酵母　乳酸菌

発酵 微生物の働きで糖分が分解されてアルコールや乳酸が生じること 一般に酸素の少ない条件下で多くの酵素によって反応する 酵母菌の行う反応　　アルコール発酵 乳酸菌の行う反応　　乳酸発酵

アルコール発酵 糖の分解 → アルコールと二酸化炭素生じる グルコースからピルビン酸 糖の分解 →　アルコールと二酸化炭素生じる グルコースからピルビン酸 ピルビン酸　→アセトアルデヒド+　CO2　　　　　　　　　　　→　エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　NADH + H+　→　　NAD+再生

乳酸発酵 グルコース→乳酸　エネルギー ピルビン酸　→　　乳酸　　　　　　　　　　NADH + H+　　→　NAD+　再生

ミトコンドリアの構造 外膜 と 内膜 膜間腔 マトリックス 物質の通過 外膜は自由 内膜 選択的 外膜　と　内膜 膜間腔 マトリックス 物質の通過　　外膜は自由　　内膜　選択的 ピルビン酸の二酸化炭素への酸化　マトリックス内 クリステ　→　表面積増大　　　　　　　　　　　　　　肝細胞：内膜の表面積　外膜の５倍　　　 電子伝達　　　内膜　　→　水素イオン駆動力生成 膜を隔てた水素イオンの電気化学的勾配に蓄えられたエネルギー　　　→　　ATP合成

アセチルCoA ピルビン酸　補酵素Aと反応　　　　　　　　　　　　　二酸化炭素と中間体アセチルCoA　生じる　　　　　ピルビン酸デヒドロゲナーゼ　触媒　　　　　　　＊　ミトコンドリア　マトリックス内 クエン酸回路　アセチルCoAのアセチル基を酸化　　　　　　　　　　　　　NADH FADHを生成

好気呼吸 解糖系 クエン酸回路 水素伝達系

解糖系ー１ グルコース　1分子　→　　　　　　　　　　　　　　　ピルビン酸（３炭素化合物）　2分子　まで分解 細胞質中 ADPをリン酸化　　ATP合成

解糖系ー２ ATPの消費　①　　　ヘキソキナーゼ　　　　　　　　　　　　　グルコース　→　グルコース６リン酸　　　　　　　　　　ATP → ADP　　　　　　　　　　　　　　②6ホスホフルクトキナーゼ 　　 フルクトース６リン酸→フルクトース1.6ビスリン酸 水素元素　生じる反応　　　　　　　　　　　　　　　グリセルアルデヒド-３-リン酸デヒドロゲナーゼ電子伝達体　　 NAD+ 　　ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド酸化型　　電子４個と水素イオン２個　 　　　　　　　　　　2H+ + 4e- + 2NAD+ →　2NADH　　

解糖系におけるATP合成 基質段階のリン酸化

クエン酸回路 ピルビン酸 脱水素酵素、脱炭酸酵素 様々な化合物に変換される ピルビン酸　　　　　　　　　　　　　脱水素酵素、脱炭酸酵素　　　　　　様々な化合物に変換される アセチルCo-A のアセチル基 →　　　　　　２分子のCO2に酸化　　　　　　　遊離エネルギーをATP産生に利用

クエン酸回路の諸反応 ８酵素が有機化学反応触媒 1. アセチル基 4炭素化合物オキサロ酢酸と結合 → 6炭素化合物 クエン酸生成 1.　アセチル基　　4炭素化合物オキサロ酢酸と結合　　→　6炭素化合物　　クエン酸生成 2.3.　クエン酸→イソクエン酸（炭素6）に異化され 4.　イソクエン酸　→　オキソグルタル酸に酸化　　　　　　　　CO2放出　NAD+→NADHに還元 5.　オキソグルタル酸　→スクシニルCoAに酸化　　　　　　　　 CO2放出　NAD+→NADHに還元 6.7.8　スクシニルCoA→オキサロ酢酸に酸化（再生）　　　　回路形成

クエン酸回路の酵素 酵素と低分子化合物　　水溶性 マトリックス内に存在

解糖系とクエン酸回路の収支 CO2 NADH FADH グルコース→ピルビン酸 0 2 0 グルコース→ピルビン酸　 0 2 0 ピルビン酸２分子→アセチルCoA２分子 2 2 0 アセチルCoA２分子→CO2 ４分子 4 6 2 　　　　合計　　　　　　　　　　　　 　6 10 2 NADH、FADH　　電子対を内膜の受容体分子に伝達 電子を失うと　酸化型　NAD+、FAD+　生じる