【高校生物】呼吸について【イメージ・仕組みを簡単に解説】

生物

 

悩んでいる人
悩んでいる人
  • 呼吸がややこしくて、よくわからない。
  • 呼吸の仕組みについて簡単に教えてほしい。
  • 呼吸のイメージが掴みにくい。

 

 

 

解糖系とクエン酸回路は覚えることがたくさんで、結局何をやっているのかよくわかりませんよね。

 

確かに、ピルビン酸、脱水素酵素や、脱炭素酵素などあってややこしいです。

 

本記事では、呼吸での反応系で何が起こっているのかざっくりイメージとして理解することができます。

 

本記事の内容

  • 呼吸は何のために行われているのか【高校生物】
  • 呼吸の仕組
  • 呼吸の反応系の概略

 

本記事を書いた僕は、生命科学を専攻とした大学院に在籍しています。

呼吸は何のために行われているのか【高校生物】

 

教科書的な意味として、呼吸は以下のとおり。

 

グルコースなどの有機物を二酸化炭素と水素に分解して、その過程で出てきたエネルギーを使ってATPを合成する反応。

 

これだど少しわかりづらいですよね。

 

もっと簡単にいうと、呼吸とは水素と酸素を使ってエネルギー(ATP)を作り出すことです。

 

そして、酸素は口から取り込み、水素はグルコースから取り出します。

 

グルコースから一発で水素を取り出すことができないので、ややこしい様々な反応系を利用しているというわけですね。

 

燃焼とは違います

 

燃焼とは違うことは押さえておきましょう。

 

酸素が使われて、二酸化炭素が生じる点では、有機物の燃焼とよく似ています。

 

しかし、燃焼が単一の化学反応にであるのに対して呼吸はたくさんの反応が段階的に起こります。

 

呼吸は発熱をおさえつつ、効率よく取り出してATPを合成することができる反応のことです。

 

呼吸の仕組み

 

呼吸には、主に3種類の反応系があります。

 

それが以下のとおりですね。

  • 解糖系
  • クエン酸回路
  • 電子伝達系

 

高校生物では一つ一つの細かい反応まで覚えなければいけませんが、ややこしくて覚えられませんよね。

 

今回は、これらの反応系で何が起こっているのかざっくり解説していきます。

 

呼吸の反応系は大きく二つに分けられてそれが以下のとおりです。

 

  • 解糖系・クエン酸回路
  • 電子伝達系

 

一つずつ役割とともに解説していきますね。

 

解糖系・クエン酸回路

 

解糖系とクエン酸回路の役割は「グルコースから水素を取り出す」ことになります。

 

先ほど呼吸の説明で、「グルコースから水素を取り出している」といいまいしたね。

 

この水素を取り出す役割を解糖系とクエン酸回路が担っています。

 

どちらも反応系に以下のようなものがでてきます。

  • NADH・FADH2
  • 脱水素酵素

 

脱水素酵素は文字通り、水素を外す酵素で、解糖系やクエン酸回路でできた分子から水素を取り出します。

 

そして、NADHとFADH2は取った水素を運んでくれる役割があります。

 

出来た水素を使って、次の反応系である電子伝達系で使うというわけですね。

 

解糖系とクエン酸回路の両方ともATPは作られますが、大方の役割は水素を作り出すことになります。

 

電子伝達系

 

電子伝達系の役割は「水素を使ってATPを作り出す」です。

 

クエン酸回路と解糖系でできたNADHとFADH2がもっている水素を利用します。

 

詳細はについては教科書や参考書を見ればわかるのですが、NADHとFADH2の持ってきた水素と電子

 

伝達系にあるATP合成酵素を使って、ATPが作られます。

 

その際に、一部の水素は酸素と結合して水になるというわけですね。

 

呼吸の反応系の概略

 

最後に呼吸における反応系を簡単に解説します。

 

解糖系

 

解糖系は、呼吸の一番初めに行われる反応系です。

 

細胞質基質で行われるのを押さえておきましょう。

 

解糖系では、グルコースをピルビン酸に段階的に分解します。

 

グルコース1分子当たりに2分子のATPを生成します。

クエン酸回路

 

クエン酸回路は、呼吸の2番目の反応系になります。

 

ミトコンドリアのマトリックスで行われます。

 

ピルビン酸を分解して、二酸化炭素、水素ができます。

 

ここでも、グルコース1分子当たりに、2分子のATPを生成します。

 

電子伝達系

 

電子伝達系は、呼吸の最後の反応系になります。

 

ミトコンドリアの内膜で行われます。

 

電子ののエネルギーを使って、34分子のATP。

 

このときに、水素と電子、酸素が結合して、水が生じます。

 

まとめ

 

今回は以上になります。

 

呼吸の範囲は反応系がたくさんあってややこしいですよね。

 

呼吸の反応系は、まず「全体として何をしている反応なのか」を理解してから、細かい部分を覚えていくと頭に入りやすくなります。

 

そのイメージについては、今回解説したことを参考にしてみてくださいね。

 

もし忘れたら、また戻ってきてください。

 

最後までありがとうございました。

 

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