食物分子の分解で細胞はエネルギーをどのように放出するか
細胞呼吸は体内で最も重要なプロセスのひとつで、食物中の分子からエネルギーを取り出す仕組みです。これがなければ、瞬時にでも生命は維持できません。
特徴
- 細胞呼吸は大きく3つの反応系列から成ります：解糖系、クエン酸回路、酸化的リン酸化。解糖系でブドウ糖がピルビン酸に分解され、ピルビン酸はクエン酸回路へ入り、最終的に酸化的リン酸化を駆動します。この一連の過程で放出されたエネルギーを利用し、アデノシン三リン酸（ATP）というエネルギー分子が合成されます。
機能
- ATPは細胞のエネルギー通貨です。ATPがリン酸基を1つ失いアデノシン二リン酸（ADP）になるとエネルギーが放出されます。ブドウ糖の分解エネルギーでATPを合成することで、細胞はエネルギーを利用しやすい形で蓄えることができます。例えば筋細胞では、ミオシンというタンパク質がATPと結合し、ATPがADPに分解されるとミオシンの形が変化してフィラメントを引っ張ります。多数のミオシンが協調してフィラメントを引くことで筋繊維が収縮します。
重要性
- エントロピーが全体として増大する反応は自発的であり、エントロピーが減少する反応は自発的ではありません。体はブドウ糖の分解のようにエントロピー増大を伴う反応を利用し、エネルギーを放出してエントロピー的に不利な他の反応やプロセスを駆動します。