生物を基礎からわかりやすく!代謝と酵素の基本について[異化・同化・ATPなど]

代謝

生体内で行われる、物質の化学変化とそれに伴って起こるエネルギーの出入りのこと。 

異化同化がある。 

図1

 

図2

エネルギー多 
→つなげるにはエネルギーが必要 

異化

複雑な物質を分解して生命活動に必要なエネルギーを取り出す過程。 

エネルギーを放出する反応。

.呼吸 

呼吸の反応…細胞内のミトコンドリアや細胞質基質で行われる。 

C6H12O6 + 6O2 + 6H2 6CO2 + 12H2O 

同化

外界から取り入れた簡単な物質をもとに、体物質や生活に必要な物質を合成する過程。 

エネルギーを吸収する反応。

例.光合成 

光合成の反応…細胞内の葉緑体で行われる。 

6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6H2O + 6O2 

ATP

すべての生物に共通エネルギー物質であり、「エネルギーの通貨」と呼ばれる。

細胞内での代謝によるエネルギーのやりとりは、ATPとよばれる物質を仲立ちとして行われている。

ATPにはエネルギーが含まれており、ATPを分解するとそのエネルギーを得ることができる。 

構造 

 

分解

ATPは酵素によってアデノシン二リン酸(ADP)リン酸に分解され、エネルギーが出る。 

エネルギーはさまざまな生命活動に利用される。ADPはエネルギーを得ると再びアデノシン三リン酸(ATP)になる。 

ATP ATP分解酵素 ⇄ ADP + リン酸 エネルギー 

エネルギー(化学エネルギー)の使われ方 

  • 物質の合成…化学エネルギー、能動輸送、筋収縮…運動エネルギー、

  • 発熱…エネルギー、発光…エネルギー、発電気エネルギー 

図4 細胞内におけるATPと物質の流れ 

酵素 

触媒

それ自身は変化せずに化学変化を促進する物質の総称。 

  • 無機触媒MnO2、Ptなど
  • 生体触媒…生物の体内ではたらく酵素。タンパク質でできている。 

 

.過酸化水素の分解反応 

2H2O2 → 2H2O + O2 

  1. 過酸化水素水に光を当てて常温におく → 非常にゆっくりと分解が進む。

  2. 過酸化水素水にMnO2を加える → 非常に激しく分解が進む。

  3. 過酸化水素水に肝臓片を加える → 非常に激しく分解が進む。 

 

~③はすべて同じ反応。 

②、③より、無機触媒や酵素は化学反応を促進することがわかる。 

 

触媒がなぜ化学反応を促進できるのか? 

反応に必要な活性化エネルギーを低下させることにより、常温常圧のもとで化学反応が進む。 

図5

酵素反応のしくみ 

  1. 酵素は基質と結合し、酵素-基質複合体をつくる。

    このとき、酵素の活性部位の立体構造と合う特定の基質としか結合できない。この性質を基質特異性という。

  2. 酵素の働きによって活性化エネルギーが低下し、基質が反応する。

  3. 生成物ができると、酵素は基質から離れてもとの状態に戻る。

  4. 酵素自身は変化せず、繰り返し働くことができる。 

 図6

続きはこちらから。

おすすめ記事

参考