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 ＞ことば＞エネルギー |
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| ＞ことば＞エネルギー |
| 水素 から |
地球上のあらゆる生物が生きる為のエネルギーは、水素が核融合してヘリウム(Ｈｅ)を作る時に出るエネルギー(＝太陽エネルギー)です。 緑色植物が太陽から送られてくる光エネルギーを光合成という仕組みで化学エネルギーに変えて、ブドウ糖やデンプンの形で蓄える。 植物が二酸化炭素(=無機物)と水からブドウ糖を合成し、同時に大気中に酸素を放出し、動物は植物が合成したブドウ糖やデンプンを、植物が作り出した酸素を使って燃やし(酸化)、エネルギーを得ることが出来る。そして燃えカスとして二酸化炭素と水を放出する。これによって植物と動物の間にエネルギーの循環が成り立つ。 動物は食物の中の化学エネルギーを取り出し、熱エネルギーに変えずに(変えるとヤケドする）、同じ化学エネルギーとして取り出し、ＡＴＰ(アデノシンｰ３ｰリン酸)という生体分子の中に移してそこに蓄える。 |
| 水素 イオン |
細胞は水素イオンの出し入れによってエネルギーを得たり放出したりする。 イオンは細胞膜にある膜タンパク質を通じて出入りすることは知られていたが、実際に通り道が発見されたのは世界初。プラスに帯電した水素イオンを誘導出来るようにマイナスの電気を帯びたアミノ酸が通路のように配置されていた。発見したのは、生物分子工学研究所(吹田市)と京都大学の共同研究グループが極低温電子顕微鏡を使って捕らえた。 生物分子工学研の木村能章主席研究員と京大の藤吉好則教授らは、高い塩分濃度の水中に住む特殊な細菌が持つ『バクテリオロドプシン』と呼ぶ膜タンパク質を観察した。イオンの通路は通常の電子顕微鏡では見分けられないほど小さいため、液体極低温電子顕微鏡と呼ぶ特殊な顕微鏡を用いた。液体ヘリウムで膜タンパク質を極低温に冷却、原子の大きさとほぼ同じ[0.3ﾅﾉﾒｰﾄﾙ](ﾅﾉ=1/10億)まで見分けられた。 |
| エネルギー 代謝 |
<1>生き物は食物を直接酸化しないで、たくさんの複雑な反応を経て、食物から[水素]を取り出し、これを[ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド]=『ＮＡＤＨ』の形で蓄え、これを利用してエネルギーを取り出す。 [水素]はプロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）１個から出来ているので、電子の良い供給源つまり電子供与体です。 |
| <2>生き物では、エネルギーを取り出す装置が細胞の中のミトコンドリアの中にあって、食物から取り出された水素からの電子は、ミトコンドリアの装置に送り込まれ、そこで電子の流れによって、エネルギーが遊離される。 | |
| <3>ミトコンドリア内の電子伝達系のシステム。(＝呼吸鎖） 還元力の強いほうからならんで、順番に電子を受け渡ししていきます。そして、最期に『チトクロム酸化酵素』（シトクロム酸化酵素）が配置されていて、これが酸素に電子を渡す。 酸素が電子の最期の受取り手で、電子の流れはここで終わりになる。 酸素は４個の電子を受け取って水に還元される。 この過程で活性酸素が発生する。  |
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| 呼吸で吸い込んだ酸素の１〜３％のスーパーオキシドアニオンラジカルが体内で生成する（大人１年間で２kg以上）と言われている。 酸素を利用しないでエネルギーを獲得する仕組みをもったもの(ex、嫌気性細菌･･･破傷風菌)は、フリーラジカルと無縁。ただし、エネルギー効率が悪いため、高等な生物に進化出来なかった。 【参考】 <1>嫌気性解糖： 酸素を使わないで糖類からＡＴＰとしてエネルギーを取り出す方式。 出来るＡＴＰ＝２分子。 <2>電子伝達系の中で酸素を利用する方式。 出来るＡＴＰ＝３８分子。 |
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| ●活性酸素を消去する酵素 <1>スーパーオキシドアニオンラジカルには⇔ＳＯＤ。 <2>過酸化水素には⇔(1)カタラーゼ。 (2)グルタチオンペルオキシダーゼ。 <3>ヒドロキシラジカルには⇔まだ動物には作ることが出来ない。 |
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| 化学浸透圧説 | 電子が移動してエネルギーを遊離し、それをＡＴＰの中に蓄える仕組みを説明する考え方。 イギリスのＰ・ミッチェルが1961年に提唱、1978年ノーベル賞受賞。 |
| 人体のエネルギー源は、ブドウ糖と脂肪酸。 筋肉では脂肪酸が主になるが、脳では原則としてブドウ糖に限られる。 ただし、断食が１２時間続くとケトン体と呼 ばれる脂肪の不完全燃焼物を作って、これをブドウ糖の代わりに使う。 ブドウ糖を組織に吸収させるのにインシュリンが必要で、このインシュリンが 不足して、ブドウ糖が血中をウロウロしているのが糖尿病です。 ただし、脳だけは例外で、インシュリンがなくてもブドウ糖を受け入れる。 ○ミトコンドリアがエネルギーを作るメカニズム。 ニューロンのミトコンドリアがブドウ糖をエネルギーに変える。 ★エネルギー源にならない→アルコール |
| 酸化と還元 | 酸化と還元 生き物は外界から取り入れた有機物や無機物を、酵素を用いて酸化還元することにより自分に必要な物質を合成したり、不用なものを捨てたりする、いわゆる物質代謝を営むと同時に、食物からエネルギーを獲得するエネルギー代謝を営んでいます。 酸化還元＝電子の移動のこと。いまＡ・Ｂ２つの物質があって、ＡからＢに電子が移動した場合、Ａは酸化され、Ｂは還元されたといいます。 電子を失うこと（与えやすい）＝酸化された。 電子を獲得した（受け取りやすい）＝還元されたといいます。 生体内には２００以上の酸化還元酵素があり、これらが生体内での電子移動を通じて生命を維持している。  還元力の強い(Ａ)から酸化力の強い(Ｂ)に電子(ｅ― )が移動し、(Ａ)は酸化され、(Ｂ)は還元されたという。 |
| ブドウ糖 ＝還元力が強く、電子を他へ与えやすい性質を持っている。 酸素＝酸化力が強く、電子を受け取りやすい性質(電子に対する親和力)が非常に強い だから、ブドウ糖から酸素に向かって電子が自然に流れやすい。そして、電子が流れることによってエネルギーが生まれる。高いポテンシャル(電位)を持った（Ａ）から（Ｂ）へ電子が流れることにより、そのポテンシャルに相当するエネルギーが遊離される。 |
関連情報 |
「活性酸素」 「イオン」 「コエンザイムＱ１０」 「貧血」 「鉄」 |
