第2章代謝第2節呼吸②

　4　　発　酵

微生物が酸素を用いずに有機物を分解してATPを合成するはたらきを〔1　発酵　〕という。発酵では電子伝達系がはたらかず，解糖系のみが継続的にはたらく。

A　乳酸発酵

有機物の分解産物として乳酸ができる発酵を〔2　乳酸発酵　〕という。乳酸菌が行う。

・ピルビン酸は，解糖系で生じた〔3　NADH　〕によって還元されて〔4　乳酸　〕（C3H6O3）となる。

・NADHはピルビン酸によって酸化されて〔5　NAD＋　〕にもどる。

⇒解糖系が継続する。

・〔6　解糖　〕…はげしい運動をする筋肉が，乳酸発酵と同じ過程でグルコースやグリコーゲンを分解してATPを合成するしくみ。

B　アルコール発酵

有機物の分解産物としてエタノールができる発酵を〔7　アルコール発酵　　　〕という。酵母が行う。

・解糖系で生じたピルビン酸は，脱炭酸酵素のはたらきにより

〔8　アセトアルデヒド　　　〕になる。

・アセトアルデヒドはNADHによって還元されて〔9　エタノール　　〕となり，NADHは〔10　NAD＋　〕にもどる。

⇒解糖系が継続する。

・アルコール発酵によって生じたエタノールと〔11　二酸化炭素　　〕は細胞外に排出される。

　5　　脂肪とタンパク質の分解

呼吸基質には，炭水化物のほかに脂肪やタンパク質も用いられる。

●炭水化物の分解過程

・加水分解されてグルコースなどになる。

→解糖系，クエン酸回路，電子伝達系を経て，〔12　二酸化炭素　　〕と水に分解される。

●脂肪の分解過程

・加水分解されてグリセリンと脂肪酸になる。

→グリセリンは〔13　解糖系　〕に入って分解される。

→脂肪酸はミトコンドリアのマトリックスで〔14　β酸化　〕を経てアセチルCoAとなる。

→アセチルCoAはクエン酸回路に入って分解される。

●タンパク質の分解過程

・加水分解されてアミノ酸になる。

→アミノ酸のアミノ基がアンモニア（NH3）として遊離する

（＝〔15　脱アミノ反応　　〕）。

→ピルビン酸やそのほかの有機酸となり，クエン酸回路などに入って分解される。

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第2章代謝第2節呼吸①

　3　　呼吸のしくみ

A　解糖系

1分子のグルコースが2分子のピルビン酸に分解される過程を〔1　解糖系　〕といい，〔2　細胞質基質　　〕で行われる。

・グルコース1分子当たり2分子のATPが使われ（①），4分子のATPがつくられる（③）。

⇒差し引き〔3　2　〕分子のATPが合成される（＝〔4　基質レベル　　〕のリン酸化）。

・酸化還元酵素のはたらきでNAD＋が還元されて〔5　NADH　〕が生じる（②）。

B　クエン酸回路

・解糖系で生じたピルビン酸が，ミトコンドリアのマトリックスに運ばれて

〔6　クエン酸回路　　〕とよばれる経路に入る。

→ピルビン酸（C3H4O3）の炭素1つが〔7　二酸化炭素　　〕（CO2）として除かれる（①）。

→生じた化合物が酸化され，このときに〔8　NADH　〕が生じる（②）。

→C2化合物は，コエンザイムA（CoA）と結合して〔9　アセチルCoA　　〕となる（③）。

→アセチルCoAのアセチル基は，オキサロ酢酸と結合してクエン酸となる（④）。

→クエン酸は，何段階もの反応を経てオキサロ酢酸にもどる。

この過程でNADHや〔10　FADH2　〕が生じ，二酸化炭素が放出される（⑤）。

⇒ピルビン酸2分子当たり，2分子のATP，6分子のCO2，8分子のNADHと8H＋，2分子のFADH2が生じる。

C　電子伝達系

・NADHやFADH2から，電子がミトコンドリアの内膜にある〔11　電子伝達系　　〕に渡される。

→電子は内膜にあるタンパク質複合体の間を受け渡しされる（①）。

→このときに放出されるエネルギーで〔12　H＋　〕が膜間に能動輸送される（②）。

→膜間側のH＋濃度は〔13　高く　〕，マトリックス側のH＋濃度は低くなる。

→H＋は濃度勾配にしたがい〔14　ATP合成酵素　　〕を通ってマトリックス側にもどる（③）。このとき，ATP合成酵素はATPを合成する（＝〔15　酸化的　〕リン酸化）（④）。

→電子伝達系を流れた電子は，酸素と結合して〔16　水　〕を生じる（⑤）。

D　全体の反応

呼　吸　　C6H12O6＋6H2O＋6O2→6CO2＋12H2O（＋最大38ATP）

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第2章代謝第1節代謝とATP

　高校生物第二章代謝の穴埋め形式プリントの解説をスライドで行っています。

1　　代謝とATP

A　代謝とエネルギーの出入り

生体内での化学反応全体を〔1　代謝　〕という。

・〔2　異化　〕…複雑な物質を単純な物質に分解する過程。

全体としてエネルギーを放出する反応。例 呼吸

・〔3　同化　〕…単純な物質から複雑な物質を合成する過程。

全体としてエネルギーを吸収する反応。例 光合成

B　ATPの役割

・〔4　ATP　〕（アデノシン三リン酸）は，代謝におけるエネルギーのやりとりを仲立ちする。

・〔5　高エネルギーリン酸　　　　〕結合（リン酸どうしの結合）が切れてATPが〔6　ADP　〕（アデノシン二リン酸）とリン酸に分解されるとき，エネルギーが放出される。

⇒このエネルギーがさまざまな生命活動に利用される。

　1　　呼吸とは

呼吸は，酸素の存在下で，グルコースなどの有機物が二酸化炭素と水に分解される反応である。その過程で〔7　ATP　〕が合成される。

●ミトコンドリア

・呼吸にかかわる多くの酵素が含まれている。

・内外2枚の膜構造をもち，内膜は

〔8　クリステ　〕（ひだ）をつくる。

・内膜に囲まれた部分を

〔9　マトリックス　　〕という。

・独自の〔10　DNA　〕をもつ。

　2　　酸化還元の反応と呼吸

A　呼吸と燃焼

呼吸や燃焼では，〔11　酸素　〕を使って有機物が分解され，二酸化炭素と水が生じる。

・燃焼…反応が一度に進行する。生じたエネルギーの大部分は〔12　熱　〕と光になる。

・呼吸…反応が段階的に進む。エネルギーの一部が〔13　ATP　〕として取り出される。

B　電子を運ぶ分子－NADH

・〔14　NAD＋　〕とNADHは酸化還元反応を仲立ちする。

・NAD＋…酸化型。他の物質から電子を受け取り，還元される際に〔15　水素　〕イオンと結合し，還元型のNADHになる。

・NADH…還元型。他の物質に電子を渡して還元し，自身は酸化型のNAD＋にもどる。

・呼吸ではNAD＋とNADH，FADと〔16　FADH2　〕が酸化還元反応を仲立ちする。

・光合成ではNADP＋と〔17　NADPH　〕が酸化還元反応を仲立ちする。

酸化される 電子を

〔18　　失う　　〕 酸素を

〔19　受け取る　〕 水素を

〔20　　失う　　〕

還元される 電子を

〔21　受け取る　〕 酸素を

〔22　　失う　　〕 水素を

〔23　受け取る　〕

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