2017.11~ :筋トレスタート 前からずっと描こうと思っていた、「解糖系」の学習プリントです。やっとできました。化学の構造式に慣れていないうちは、この図が役立ってくれるはずです。, うまくいけば、「解糖系」の反応は、高校生物のレベルなら、屁の河童になります。キャラクターをよく見たら下に進んでください。, 呼吸では、ピルビン酸はミトコンドリアの水素伝達系を動かすために、クエン酸回路で分解されます。, ブドウ糖は、炭素数6の炭化水素鎖が酸素によって丸くたたまれた形をしています。まずはブドウ糖1分子あたり、2分子のATPがブドウ糖にリン酸をくっつけて、ここを開きに取りかかります。, 高エネルギーリン酸結合のエネルギーを消費して、ブドウとは炭素数3の化合物2つに分裂します。ブドウ糖からエネルギーを取り出したくて始める反応なのですが、最初はATPの消費を必要としています。, 炭素数3の中間産物には、ちゃんと名前があるんですけど、教科書には出てこないので省略します。, ここで脱水素酵素(デヒドロゲナーゼ)が活躍します。この酵素はNAD+を補酵素としており、炭化水素から水素イオンと電子を抜き取り、炭化水素鎖をさらにリン酸化する反応を触媒します。取り出した水素イオンと電子はNAD+がその身にくっつけ、呼吸なら、ミトコンドリアの内膜にある水素伝達系に運ぶために旅立ちます。, 炭素数3の炭化水素は両側をリン酸化されています。このリン酸化されたところに、それぞれ一匹ずつADPがやってきて、リン酸を回収していきます。, ブドウ糖1分子あたり、4か所リン酸化が行われていたので、ATPが4分子合成されます。このATP合成過程を「基質レベルのリン酸化」、と、言います。, さっき、ブドウ糖の環を開くのに2分子使ったから、差し引き2ATPを獲得した計算です。, リン酸を奪われた中間産物は「ピルビン酸」になりました。これで解糖系の反応は終了です。, ピルビン酸は、この後ミトコンドリアに行って、CoA(コエンザイムA)という有名な補酵素によってマトリクスに運ばれ、クエン酸回路に入って分解されることになりますが、とりあえず、今日は解糖系の反応までの説明にしておきます。, 高エネルギーリン酸結合のエネルギーを消費して、ブドウとは炭素数3の化合物2つに分裂します。ブドウ糖からエネルギーを取り出したくて始める反応なのですが、, この酵素はNAD+を補酵素としており、炭化水素から水素イオンと電子を抜き取り、炭化水素鎖をさらにリン酸化する反応を触媒. グルグル 6 リン フル 6 リン フルクの 1, 6 ビスリン酸 嫌気代謝ではシンプルで、グルコース 1 分子から 2 分子の ATP が作られる。これは、以下の解糖系の概要図を見ればわかりやすい。図は 細胞の分子生物学(Amazon) から引用した。 最初に 2 分子の ATP が消費されるが、結果として 4 分子の ATP が作られるので、差し引きで +2 となる。 一方、好気代謝の方は複雑であり、どの経路を想定するかによって数が変わってくる。そのため、私はこの数の比較はあまり好きではない。 1. ちなみに、最初、地球上に生物が誕生したときは、地球の大気の酸素濃度は低く、酸素を利用しないでエネルギーをつくりだしていました。この酸素を利用しないでエネルギーをつくりだすシステムが解糖系です。酸素がなくてもエネルギーをつくりだせるため、嫌気的代謝とも呼ばれています。, ただし、後でも説明しますが、嫌気的条件下ではピルビン酸は乳酸になり、またNADH+H, 細胞質ゾル:細胞内で核以外の部分を細胞質といいます。細胞質には小胞体やミトコンドリアなども含んでいますが、それら細胞小器官をさらに除いた部分をサイトゾル, 好気的条件下とは、酸素が十分にある状態のことです。嫌気的条件下とは、酸素が十分にない状態のことです。, ピルビン酸はミトコンドリアの外膜と内膜を難なく通過することができます。なお、クエン酸回路は、細胞内にあるミトコンドリアのマトリックス部分でおこなわれます。, ちなみに、この反応を触媒する酵素は乳酸脱水素酵素(LDH)です。また、解糖系というシステムが動くために必要なNADがNADH+H, 牛乳などの乳製品に含まれている乳糖(ラクトース=ガラクトース+グルコース)を構成する要素です。ガラクトースの化学式はC. 2018/07/27 16:59 一番レベルが高く、わかりやすいページだと思う 2020/01/04 (1モルのグルコースから、2モルのビルピン酸、2モルのATP、そして2モルのNADH+H+がつくられます。), 嫌気的条件下では、グルコースはピルビン酸に分解され(ここまでは好気的条件下と同じ)、そしてさらにピルビン酸は乳酸にまで分解されます。 2019年12月21日2020年5月31日 Web Design:Template-Party - Please visit http://template-party.com/ for details | Combined with a template from Saetl.net, 投資・分裂・回収の 3 ステップに分けられる。最終産物のピルビン酸、ATP、NADH はどれも重要。, 解糖系は、グルコースの分解に酸素を必要としない。これは、解糖系が大気中の酸素濃度が増える前に生まれた経路だからと考えられる (1)。つまり解糖系の進化的な起源は非常に古い。, 解糖系の中間代謝産物の濃度は、非常に低い (0.1 mmol/kg 以下)。つまり各反応が早い (3)。, 酵母をはじめとしたいくつかの生物では、細胞質でエタノールに変換される (アルコール発酵)。, トリオースリン酸イソメラーゼ Triose phosphate isomerase, ホスホグリセリン酸キナーゼ Phosphoglycerate kinase, PGK, ホスホグリセリン酸ムターゼ Phosphoglycerate mutase, PGM, 炭素が 6 個ある (C6 と書く) グルコースが、2 個の C3 分子であるピルビン酸になること。, このリン酸化によってグルコースに大きな負電荷が付与される。これはグルコースが細胞外へ流出するのを防止する効果がある (8)。, 細胞内のフリーグルコース濃度が下がるため、GLUTを介したグルコースの取り込みが促進される。, ATP のエネルギーをグルコースに付与している、つまり G6P のエネルギー準位はグルコースよりも高く、その後の代謝反応を受けやすくなる。, この反応は不可逆的である。HX は PFK, PK とともに解糖系の律速酵素の一つである (1)。, G6P はペントースリン酸回路への分岐点である。NADPH が必要な場合 (= NADP, 肝臓以外の組織では、フルクトースはヘキソキナーゼによって 6 位でリン酸化され、F6P としてここから解糖系に流入してくる (9)。ただし、ヘキソキナーゼはフルクトースよりもグルコースへの親和性が高いので、この経路の効率は低い。, ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、ピルビン酸キナーゼによる反応が律速段階である。いずれも ATP を消費するリン酸化反応。, ここまでの反応で、グルコース 1 分子あたり 2 分子の ATP を消費している。, DHAP と GAP の変換は、可逆的で非常に早い反応である。平衡は DHAP に偏っているが、GAP は反応 6 で取り除かれるので結果的に全体として DHAP が GAP に変わっていく。, 肝臓では、フルクトースは fructokinase は開裂後に DHAP として解糖系に合流する (1)。Fructokinase によって F1P にリン酸化され、glyceraldehyde および DHAP に開裂する。DHAP はステップ 5 に合流する。Glyceraldehyde は triose kinase によって 3 位でリン酸化され、GAP として解糖系に入る。, これはつまり、GAPDH によるリン酸化が分子にかなりのエネルギーを与えているということ。, これは、GAPDH が高エネルギーのチオエステル結合を含む中間体になることによって成される。, 解糖系の中間体で ATP よりもATP よりもリン酸基の解離に伴う自由エネルギーが大きいのは、この分子と PEP のみ。「ATP よりもリン酸基の解離に伴う自由エネルギーが大きい中間体が 2 個ある」 = 「解糖系では 2 分子の ATP が作られる」, ピルビン酸 pyruvate は、好気的条件下ではピルビン酸デヒドロゲナーゼ PDH によってアセチル CoA になり、ミトコンドリアにある TCA回路 に入る。, ピルビン酸は、monocarboxylate transporters, とくに MCT1 によってミトコンドリアまで輸送される (5I)。, 嫌気的条件化では、乳酸デヒドロゲナーゼ LDH によって乳酸 lactate になる。. この解糖系の反応の過程でエネルギー物質であるATPがつくられています。また解糖系でつくられた生成物は、クエン酸回路や電子伝達系へと運ばれて、そこでもATP生産に利用されています。, まとめると、グルコースなどの単糖をピルビン酸(または乳酸)へと分解し、エネルギーをつくりだすシステムのことを解糖系といいます。, 役割①~③のすべては、わたしたちの身体のエネルギー源であるATPをつくるためにおこなっています。, つまり、わかりやすくいえば、解糖系とはその名のとおり「糖」を分「解」することによって、わたしたちの身体にエネルギーを供給する代謝経路だということです。, 解糖系は、およそ10段階の反応からなる代謝であり、好気的条件下でも嫌気的条件下でも反応が進行します。ただ、好気的条件下の場合と嫌気的条件下の場合とで、解糖系によって最終的につくられる物質に違いがあります。, 好気的条件下(酸素が十分にある状態)の場合、グルコースは最終的にピルビン酸にまで分解されます。, ここでのポイントは、1モルのグルコースから、2モルのビルピン酸、2モルのATP、そして2モルのNADH+H+がつくられることです。, ピルビン酸はそのあと、アセチルCoAへと変換され、アセチルCoAはクエン酸回路へと入っていき代謝され、ATP合成に利用されます。, 嫌気的条件下では、グルコースはピルビン酸に分解され(ここまでは好気的条件下と同じ)、そしてさらにピルビン酸は乳酸にまで代謝されます。, ここでのポイントは、1モルのグルコースから、2モルの乳酸と2モルのATPがつくられることです。, その後、解糖系でつくられた乳酸は細胞外へと出ていき、主に肝臓で糖新生の材料として利用されます。, この嫌気的条件下で解糖系が進行した場合、グルコース1molからつくられるATPの量はごくわずかです。そのため、より多くのエネルギーをつくるためには、たくさんのグルコースを代謝する必要があります。, という感じで、解糖系で最終的にできる物質は「好気的条件下」と「嫌気的条件下」によって違っているので注意してください。, 解糖系そのものに酸素は不要ですが、酸素の有無によって最終生成物に違いがあります(ピルビン酸、または乳酸)。, 酸素が不要な理由は、解糖系というのは大気中に酸素が増える前に生まれた反応経路だからといわれています。, 好気的条件下では、解糖系によって1モルのグルコースは2モルのピルビン酸(あるいは乳酸)にまで分解されます。この結果、最終的に2個のATPがつくられています。, 基本的に解糖系はグルコースから出発して様々な物質へと変化し、ATPをつくるためのシステムです。, この過程で、ATPがつくられているわけなんですが、不思議なことに逆にATPを消費している箇所もあります。しかし、最終的なATPの収支はプラスになります。, 解糖系において、上の図の2種類の反応ではATPをつくるのではなく、逆にATPを消費しています。, これらの反応は、グルコース1モルにつき、それぞれ2回ずつ起きますので、トータル4個のATPがつくられています。, 最終的な結論としては、1モルのグルコースから解糖系でつくられるATPの数は2個です。, 解糖系の序盤のほうの反応で2個のATPが消費されます。その後の反応で、4個のATPがつくられます。したがって、1モルのグルコースが解糖系ですべて反応を終えると、差し引き2個のATPがつくられることになります。, 意外かもしれませんが、解糖系でグルコース1モルからつくられるATPの数はごくわずかです。, グルコースを分解して、ピルビン酸や乳酸を生成する代謝経路。