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代謝
代謝 酵素 化学反応の触媒としてはたらく。 ・ 活性化エネルギーを下げ、反応速度を上げる。 ・ 最適な条件では無機触媒よりも効率がよい。 作用の仕組み 　酵素の活性部位に基質が結合する。 　→活性部位で化学反応が起こる。 　→反応が終わると反応生成物は活性部位から外れる。 　　→再利用 条件 　基質濃度、酵素濃度、温度、水素イオン濃度（pH）の影響を受ける。 補酵素 　酵素には補酵素を必要とするものがある。 　・補酵素が結合していない状態をアポ酵素という。 　・補酵素が結合している状態をほろ酵素という。 　・おもな補酵素は、ビタミンB、ニコチン酸、パントテン酸 　・補酵素はないと反応が起こらないが、フィードバック調節はあると阻害される。 種類　資料集の表（P28）参照。 同化 化学合成 　無機物を酸化して化学エネルギーをATPとNADH2にする。 　炭素固定は光合成と同じ。 ・ 化学合成細菌：亜硝酸細菌、硝酸細菌、硫黄細菌、鉄細菌 光合成（炭酸同化） 　・光合成細菌：紅色硫黄細菌、緑色硫黄細菌 　　水素源、光合成色素が違う。　 　・緑色植物 　　水が水素源。 光合成の反応 第1段階の反応（光合成電子伝達反応、明反応）チラコイド膜状 　光化学反応→ATPの合成（光リン酸化） エネルギーの流れ１ 　　光エネルギー →集光性色素 　→光化学系�U（反応中心） 　　→水素（電子伝達系）：ATP生成 　　　→光化学系�T （反応中心）：NADPH2 生成 、 　水の分解：光がなくても起こる 　　→集光性色素 　　→光化学系�T （反応中心）：NADPH2 生成 　　　　＊→水素（電子伝達系）ほんの一部だけ 第２段階の反応（炭素固定反応、暗反応）ストロマ 　　カルビン・ベンソン回路 　　　リブロースリン酸（RuP）−６ATP 　　　→リブロース二リン酸（RuDP）＋６CO2 　　　→グリセリン酸リン酸（PGA）−１２ATP 　　　→グリセリン酸二リン酸　−12NADPH2、−6H2O 　　　→グリセルアルデヒドリン酸（GAP） 　　　→フルクトース二リン酸 　　　→グルコース 反応条件 　・見かけの光合成速度＝真の光合成速度−呼吸速度 ・ 補償点 ・ 光飽和点 ・ 陰生植物と陽生植物では光強度−光合成曲線が違う。 ・ 光合成に関する曲線で限定要因となるのは、 x軸に使われている条件が低いときはx軸に使われている条件。 　　 x軸に使われている条件が十分高いときはその他の条件。 　　　　その他の条件が飽和に近くなるほど光飽和点での光合成速度の値は大きくなる。 　　基本的には二酸化炭素、温度、光強度のどれかを飽和に近い状態にして実験がお　　　　　　　　 　　　こなわれる。 　光合成研究史 　1648　ヘルモント 1772 プリーストリ 1779 インゲンホウス 1788 セネビエ 1804　ソシュール 1862 ザックス 1919 ワールブルグ 1939 ヒル 1941 ルーベン 1949 ベンソン 1947〜1954　カルビン C4植物：トウモロコシ、サトウキビ 光が強く、温度の高い乾燥した場所に適応。 CO2をリンゴ酸・アスパラギン酸として固定できる。 維管束鞘細胞が発達。 光飽和点、光合成の適温、最大光合成能力が高い。 CAM植物：ベンケイソウ・サボテン 日中気孔を開くと生存に不利な極度に乾燥した場所に適応。 夜間にCO2をリンゴ酸として液胞に貯蔵。 昼間は気孔を閉じている。 窒素同化 ・ 植物による窒素化合物の循環 大気中の窒素　窒素固定生物（アゾトバクター、クロストリジウム、紅色硫黄細菌、　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　緑色硫黄細菌、アナベナ、ネンジュモ、根粒菌） →アンモニウム塩　亜硝酸細菌　根から吸収 →亜硝酸塩　硝酸細菌 →硝酸塩　根から吸収後硝酸還元 →アンモニア　ATP＋グルタミン酸　グルタミン合成酵素 →グルタミン　αケトグルタル酸＋NADPH2　グルタミン酸合成酵素 →グルタミン酸　トランスアミナーゼ（アミノ基転移酵素） →各種アミノ酸 →たんぱく質、核酸、ATPなど 　消化・吸収 　口腔　だ液（pH6.3〜6.8、だ液腺）アミラーゼ 　胃　胃液（pH1.5〜2.5、胃腺）ペプシン、塩酸、リパーゼ 　小腸　すい液（pH8.5、すい臓）トリプシン、キモトリプシン、 　　　　　　　　　　　　　　　　カルボキシペプチダーゼ、リパーゼ、アミラーゼ 　　　　胆汁（pH8.3、肝臓）胆汁酸 　　　　腸液（pH8.3、十二指腸腺、小腸腺）アミノペプチダーゼ、ジペプチダーゼ、　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　マルターゼ、スクラーゼ、ラクターゼ 　大腸　水分の吸収 ・ 消化物 デンプン（＋アミラーゼ）→マルトース（＋マルターゼ）→グルコース スクロース（＋スクラーゼ）→フルクトース（＋グルコース） 　ラクトース（＋ラクターゼ）→ガラクトース（＋グルコース） 　脂肪（＋リパーゼ）→脂肪酸＋グリセリン タンパク質（＋ペプシン、トリプシン、キモトリプシン） 　　　　　→ポリペプチド（＋トリプシン、キモトリプシン、カルボキシペプチダーゼ、　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　アミノペプチダーゼ） 　　　　　　→ジペプチド（＋ジペプチダーゼ） 　　　　　　　→アミノ酸 ・消化酵素の活性化 胃液　ペプシノーゲン（＋HCl or ペプシン）→ペプシン すい液　トリプシノーゲン（＋エンテロキナーゼ　腸液）→トリプシン すい液　キモトリプシノーゲン（＋トリプシン）→キモトリプシン すい液　プロカルボキシペプチダーゼ（＋トリプシン）→カルボキシペプチダーゼ ・ 消化液の分泌調節 だ液　食物が口→延髄反射 胃液　自律神経、幽門部にタンパク質を含む食物→ガストリン→胃液 すい液　十二指腸粘膜に酸性の食物→セクレチン→すい液 ・ 吸収された養分の経路 水溶性の養分　柔毛の上皮細胞→柔毛内毛細血管→腸間膜静脈→肝門脈→肝臓→肝静脈　 　　　　　　　→下大静脈→心臓→各組織 脂溶性の養分　柔毛の上皮細胞→柔毛内乳び管→胸管→左鎖骨下静脈→上大静脈 　　　　　　　→各組織 異化 呼吸 基本的には、ATPを作り出す事である。 外呼吸 肺やえらなどの呼吸器官でのガス交換 ・ 呼吸器官　 体表面：原せい動物、海綿動物、腔腸動物、扁形動物、環形動物 えら：軟体動物、甲殻類、魚類、両生類 気管：昆虫 　肺：脊椎動物、両生類の一部を除く ・ 酸素の運搬 Hb（ヘモグロビン）＋O2→HbO2（酸素ヘモグロビン） ・ 二酸化炭素の運搬 カルボニック−アンヒドラーゼ　CO2→H2CO3 ８０％　炭酸水素ナトリウム １５％　ヘモグロビンと結合 ５％　血液にそのまま溶解（炭酸） 内呼吸 細胞内でおこなわれる呼吸 嫌気呼吸 アルコール発酵　酵母菌　エタノール　２ATP　５６kcal 乳酸発酵　乳酸菌　乳酸　２ATP　４７kcal 酪酸発酵　酪酸菌　酪酸　 腐敗　タンパク質→悪臭・毒素を出す物質 酢酸発酵　酢酸菌　エタノール→酢酸　酸素が必要 好気呼吸 ミトコンドリア 　外膜 　内膜：内側に入っているのがクリステ。水素（電子）伝達系、ATP合成酵素。 マトリックス：クエン酸回路 ・ 呼吸基質の分解経路 　グルコース→解糖系→クエン酸回路→電子（水素）伝達系 　脂肪→脂肪酸（β酸化→アセチルCoA）＋グリセリン（→ピルビン酸） 　グリコーゲン、アミロース→グルコース→解糖系 　タンパク質→アミノ酸→有機酸→アセチルCoA、クエン酸回路 ・ 呼吸商 　RQ=放出されるCO2量／吸収されるO2量 　　炭水化物　１．００ 　　脂肪　０．７ 　　タンパク質　０．８尿素　０．７５尿酸 ・好気呼吸の反応過程 　リン酸・炭素・水素の収支を考える。 １． 解糖系（細胞質気質） グルコース　−２ATP →フルクトース二リン酸 →グリセルアルデヒドリン酸×2　＋４ATP、＋２NADH2 →ピルビン酸×2 total ：リン酸2ATP、 　　　　水素2 NADH2 ２． クエン酸回路（ミトコンドリアのマトリックス）TCA回路、クレブス回路 ピルビン酸×2　−２CoASH、＋２CO2、＋2NADH2　 →アセチルCoA（活性酢酸）×2　−オキサロ酢酸、＋２CoASH、−２H2O →クエン酸×2　＋2NADH2　 →オキサロコハク酸×2　−２CO2 →α-ケトグルタル酸×2　＋2NADH2、−２CO2、＋２ATP　−２H2O 不可逆 →コハク酸×2　＋２FADH2　 →フマル酸×2　−２H2O →リンゴ酸×2　＋2NADH2 →オキサロ酢酸×2　（−アセチルCoA（活性酢酸）×2　＋２CoASH） （→クエン酸×2） total：リン酸２ATP、 　　　水素８NADH2、２FADH2、−６H2O 　　　　炭素６CO2 ３． 水素（電子）伝達系 フラビン酵素　−１０NADH2、１２FADH2（２つは解糖系から）、＋１０ATP 　　　　　　　−１２FADH2、 →シトクロムb　＋１２ATP →シトクロムc1　 →シトクロムc　＋１２ATP →シトクロムa+a3　＋１２H2O　−６O2 total：リン酸３４ATP、 　　　水素−１０NADH2、−１２FADH2、１２H2O ・全体の収支 C６H１２O６＋６O２＋６H２O→６CO２＋１２H２O＋３８ATP（６８８kcal） ATP　 ATP+H２O→ADP+H3PO４＋エネルギー（光、化学、機械的、熱） 高エネルギーリン酸結合 ・グリコーゲンの合成 ・タンパク質の合成 ・能動輸送　Na＋‐K＋ATPアーゼ（外へ3Na＋、中へ2K＋） ・ 筋収縮　ATPアーゼ、トロポニン−Ca２＋ 　　構造：アクチンフィラメントの間にミオシンフィラメントがある。 　　　　　サルコメアが基本単位、H帯、Z膜、A帯、I帯。 　　　　　骨格筋→筋繊維→筋原繊維 　　経路：１．クレアチンリン酸→クレアチン 　　　　　２．グリコーゲン→乳酸 　　　　　３．乳酸１／５→クエン酸回路→ATP→乳酸4／5→グリコーゲン 　　　　　　　マイヤーホーフ反応