解糖系・クエン酸回路・電子伝達系
高校生物で一度やっていても、
苦手な人もいるのではないでしょうか？
今回は国試に出やすい覚えるべきポイントに絞って
簡単に解説をしていきたいと思います！
国試で狙われやすい特に重要なポイントは２つです
- どの反応がどこで行われているのか
- 反応に出てくる物質名
この２点に注目していきましょう！
※この記事はエネルギー代謝の初心者向けの記事です
実際の国家試験ではさらに詳しい内容を問われる場合もあるのでご留意ください
解糖系→クエン酸回路の流れ
解糖系を一言にまとめると
細胞質基質（サイトゾル）で
１分子のブドウ糖を２分子のピルビン酸に分解する
※さらに２ATPが産生される
なんでそんなことをするのかというと
もちろんエネルギー（＝ATP）を取り出すためです
糖にも種類がありますが、酵素による分解や変化によって
グルコースにされてから細胞内で使われるのです
↓糖質の種類についてはこちら
もう一つ、解糖系の大きな特徴として
- 酸素を必要としない
というのがあります
酸素がなくても
グルコース → ピルビン酸 の反応は起こる
ところが、解糖系の次の
クエン酸回路には酸素が必要になります
クエン酸回路は、ミトコンドリアのマトリックス(液体に満たされた部屋のようなもの)
で行われます
酸素がない場合（嫌気呼吸：筋肉での激しい運動など）
激しい運動で無酸素運動が続くと
エネルギーは大量に必要だけど、酸素が足りないという状況になります
この時、筋肉ではグリコーゲンを分解し
グルコースを大量に生み出して解糖系を働かせエネルギーを作ります
グリコーゲンは筋肉や肝臓で蓄えられており、エネルギーが必要な時に分解されグルコースとなります
このあと、ピルビン酸は乳酸に変換されます
これを嫌気呼吸といいます
※嫌気＝酸素がない状態という意味
例えば、乳酸菌は嫌気呼吸をしていて
できた乳酸を発酵させ、アルコールをつくることができます
ヒトでは無酸素運動では一時的に乳酸を溜め
酸素が供給されてから、乳酸をピルビン酸に戻し、
ピルビン酸をクエン酸回路で代謝する
好気呼吸をしているのです
酸素がある場合（好気呼吸）
酸素がある場合は、ピルビン酸はミトコンドリアの中に入ります
この時、ピルビン酸はアセチルCoAに変換されます
- 解糖系：グルコース→ピルビン酸
- ミトコンドリア内：ピルビン酸→アセチルCoA
ここから、アセチルCoAとオキサロ酢酸が合わさって
クエン酸ができる
これがクエン酸回路（＝TCA回路）のスタートです
クエン酸回路の反応はゴロ合わせで覚えてしまいましょう
クエン酸回路の物質【ゴロ合わせ】
オクイアサコフリン
※オクイアサコは架空の人物です
オ：オキサロ酢酸
ク：クエン酸
イ：イソクエン酸
ア：α-ケトグルタル酸（別名：2-オキソグルタル酸ともいうので注意）
サ：サクシニルCoA（スクシニルと書かれることもある）
コ：コハク酸
フ：フマル酸
リン：リンゴ酸
※リンゴ酸はまたオキサロ酢酸に戻り、回路の完成です
クエン酸回路の物質はこのゴロ合わせでバッチリ覚えちゃいましょう！
ここまでをまとめると
- 解糖系：グルコース→ピルビン酸２分子
- ミトコンドリア：ピルビン酸→アセチルCoA
- ミトコンドリア：アセチルCoA＋オキサロ酢酸→クエン酸
- オクイアサコフリン→オキサロ酢酸に戻る
※ミトコンドリアのマトリックスという部分で起こっている
大まかな反応の流れはこの通りです
電子伝達系（水素伝達系）：酸化的リン酸化
電子伝達系は重要項目を先に書き出してしまいます
- ミトコンドリアの内膜（=クリステ）で行う
- エネルギー産生効率が最も高い
- 酸化的リン酸化でエネルギーを生み出す（重要）
- 解糖系とクエン酸回路でできる、NADHとFADH2を使う
詳しい原理についてはここでは言及しません
赤マーカーが重要キーワードです
電子伝達系はミトコンドリアの内膜で
解糖系とクエン酸回路から発生するNADH, FADH2
を使って、最高効率のエネルギー産生を行います
その方法を酸化的リン酸化といいます
NADHとFADH2は水素（H）の運び屋です、電子伝達系とは別名：水素伝達系という名の通り
取り出した水素を使って水車のような仕組みで多くのエネルギーを生み出すとイメージすればよいかと思います！
まとめ
どの反応がどこで行われているのか
- 解糖系：細胞質基質（サイトゾル）
- クエン酸回路：ミトコンドリアのマトリックス
- 電子伝達系（酸化的リン酸化）：ミトコンドリアの内膜（クリステ）
反応に出てくる物質名
- 解糖系：グルコース→ピルビン酸 2分子
- クエン酸回路の手前：ピルビン酸→アセチルCoA
- クエン酸回路：オクイアサコフリン
練習問題：嫌気的代謝の過程で生成される物質はどれか。 【PT国試】
1.クエン酸
2.コハク酸
3.リンゴ酸
4.ピルビン酸
5.イソクエン酸
この問題は嫌気的代謝の意味がわかるかどうか、
という主旨の問題ですね
嫌気的代謝とは酸素を必要としない代謝
つまり、解糖系でできる物質はどれかを聞いています
そうなれば答えは４．ピルビン酸となります
練習問題：細胞成分とその機能について正しい組合せはどれか【MT国試】
- 核 － コレステロール合成
- 小胞体 － DNA合成
- ミトコンドリア － 酸化的リン酸化
- 細胞質 － クエン酸回路
- ゴルジ体 － タンパク質合成
この問題の正解は３です
ミトコンドリアで行われているのは、
酸化的リン酸化（とクエン酸回路）になります
この問題で大事なところは
他の細胞内小器官の役割もちゃんと覚える
というところですね
その点が曖昧な人はこちらの記事で勉強しましょう！
高校の生物の内容に
実は、医療系国家試験に必要な知識もあるんですね
もし、医療系を目指す高校生がいれば
生物の勉強はしっかりしておきましょう！
ではでは！
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