酸素分子は、細胞呼吸中の電子伝達系の最後の電子受容体として機能します。細胞呼吸には酸素が必要なため、好気性プロセスと見なされます。
細胞呼吸は、単純な有機化合物であるグルコースから始まる ATP の形でのエネルギーの生成に関与する普遍的な一連の反応です。細胞呼吸に関与する 3 つのステップは、解糖系、クレブス サイクル、電子伝達系です。
対象となる主な分野
1.細胞呼吸とは
– 定義、手順、重要性
2.細胞呼吸が好気性プロセスである理由
– 細胞呼吸における酸素の使用
重要な用語:好気呼吸、細胞呼吸、電子伝達系、解糖、クレブス回路、分子状酸素
細胞呼吸とは
細胞呼吸は、生化学的エネルギーが ATP のエネルギーに変換されるプロセスです。これは、地球上に住むすべての生物に見られる普遍的なプロセスです。二酸化炭素と水を老廃物として排出します。炭水化物、タンパク質、および脂肪は、最初にグルコースに変換され、次に細胞呼吸に使用されます。 ATP は、細胞エネルギーの主要通貨として機能します。細胞呼吸は、解糖、クレブス回路、電子伝達系の 3 つの段階で発生します。
解糖
細胞呼吸の最初のステップは、グルコース (C6) が 2 つのピルビン酸 (C3) 分子に分解される解糖です。細胞質で発生します。
クレブス サイクル
細胞呼吸の第 2 段階はクレブス回路です。クレブス回路の別名は、クエン酸回路と TCA 回路です。それは、真核生物のミトコンドリア マトリックス内で発生します。したがって、2 つのピルビン酸分子がミトコンドリアにインポートされます。原核生物では、細胞質自体で発生します。次に、ピルビン酸は酸化的脱炭酸を受けてアセチル-CoA を生成し、これがオキサロ酢酸 (C4) と結合してクエン酸 (C6) を形成します。最後に、すべてのアセチル CoA は二酸化炭素、6NADH、2FADH2 に変換されます 、および 2ATP。
電子輸送チェーン
細胞呼吸の第 3 段階は電子伝達系です。酸化的リン酸化は電子伝達系のメカニズムであり、ミトコンドリアのクリステにある酵素がこれを支配しています。 NADH と FADH2 を酸化することにより、30 種類の ATP の生成を助けます。 . 図 1 は、完全な細胞呼吸のプロセスを示しています。
図 1:細胞呼吸
細胞呼吸が好気的プロセスである理由
酸素は、電子伝達系の最後の電子受容体として機能します。したがって、酸素の存在下では、NADH と FADH2 酸化的リン酸化を受けて ATP を生成します。酸素分子は、電子伝達系の最終段階で 2 つの電子を受け取り、水を生成します。細胞呼吸のプロセスは酸素を必要とするため、好気性プロセスです。
酸素がない場合、無機の硫酸塩と硝酸塩が最終的な電子受容体として機能します。嫌気呼吸の一種です。発酵は、酸素の不在下でピルビン酸が乳酸またはエタノールに変換される別のタイプの嫌気性呼吸です。
結論
細胞呼吸の 3 つのステップは、解糖系、クレブス サイクル、電子伝達系です。解糖中、グルコースはピルビン酸に分解されます。クレブス サイクルの間、アセチル CoA は完全に二酸化炭素に分解され、NADH や FADH2 などの高エネルギー分子が生成されます。 .このNADHとFADH2 電子伝達系での ATP の生成に使用されます。酸素分子は電子伝達系の最終的な電子受容体として機能するため、細胞呼吸は好気性プロセスです。
参照:
1.「好気性細胞呼吸：段階、方程式、製品」。 Study.com 、ここから入手できます。
画像提供:
1. RegisFreyによる「CellRespiration」 – Commons Wikimedia経由の自作（CC BY-SA 3.0）
