動物における好気性呼吸の仕組みと重要性

呼吸は、体内のタンパク質や脂質などの複雑な物質を分解し、エネルギーを放出するカタボリックな生化学反応です。すべての動物は食物をエネルギーに変換し、生体機能の維持や組織の修復、細胞の合成に利用します。このエネルギー変換は主に酸素を利用した好気性呼吸によって行われます。

好気性呼吸と嫌気性呼吸

多くの動物は酸素を取り込み二酸化炭素を放出する酸化反応、すなわち好気性呼吸でエネルギーを産生します。一方、酸素が存在しない環境下でエネルギーを得る微生物もあり、これを嫌気性呼吸（発酵）と呼びます。

好気性呼吸とエネルギー産生

食物が摂取されると、膵臓から分泌される酵素により小さな分子へと分解されます。血液はこれらの分子を全身の細胞へ運び、好気性呼吸に利用させます。呼吸により取り込まれた酸素はミトコンドリアで酸化され、ATPとしてエネルギーが供給されます。呼吸は吸気（インスピレーション）と呼気（エクスパイレーション）の二つのプロセスからなり、肺や組織の毛細血管で酸素と二酸化炭素のガス交換が行われます。

好気性呼吸と発酵

好気性呼吸がエネルギー産生の主流である一方、発酵は二種類に分かれます。アルコール発酵は酵母などの真菌で起こり、エタノールと二酸化炭素が生成されます。乳酸発酵は乳酸菌などで行われ、二酸化炭素は発生せず乳酸が蓄積します。

生成物

好気性呼吸の第一段階は解糖系で、グルコースが酵素により分解されます。嫌気性呼吸でもピルビン酸が生成され、乳酸またはエタノールへと変換されます。好気性呼吸は非常に効率的で、1分子の糖から最大38分子のATPが理論的に産生されます。

意義

好気性呼吸は生物の生命活動に不可欠です。植物は光エネルギーを化学エネルギーに変換し、動物は有機化合物を分解してエネルギーを取り出します。このエネルギーはATPとして蓄えられ、細胞のすべてのエネルギー消費活動に利用されます。