生化学・生物医化学

代謝（解糖系・クエン酸回路・電子伝達系）

代謝はエネルギーを取り込み生合成材料を供給する反応網で、ATPと還元型補酵素が経路をつなぐ。

直観直観：中心となる考え

代謝はエネルギーを取り込み生合成材料を供給する反応網で、ATPと還元型補酵素が経路をつなぐ。

模式図を操作しよう。概念を示すもので、実験的証拠の代用ではない。

定義: 基本概念

解糖系は細胞質基質でグルコースをピルビン酸へ変換し、ATPとNADHを正味産生する。好気的酸化では電子伝達とATP合成が連結する。

解糖系はピルビン酸を、ピルビン酸脱水素酵素段階はアセチルCoAを生じ、TCA回路はオキサロ酢酸を再生しながらNAD⁺とFADを還元し、呼吸鎖はこれら還元型担体を使う。

用語と意味
用語	解釈
解糖系	グルコースをピルビン酸へ変換する細胞質経路でATPとNADHを正味産生。
TCA回路	アセチルCoAを酸化し、オキサロ酢酸を再生し補酵素を還元する。
電子伝達系	還元型補酵素から酸素へ電子を渡す膜複合体。

例: 考えてみよう

ミトコンドリア電子伝達系を阻害すると、酸化的ATP合成が低下することが多いのはなぜか。

解答

電子伝達は通常、ミトコンドリア内膜を隔ててプロトンを汲み出す。生じたプロトン駆動力がATP合成酵素を駆動し、電子流阻害は勾配を弱める。

\Delta G=\Delta G^{\circ\prime}+RT\ln Q

生理条件下では $Q$ が平衡からずれているためATP加水分解は強く有利である。経路制御は熱力学だけでなく酵素制御に依存する。