マインドマップギャラリー 代謝と生物酸化の概要
代謝、同化、プロセス、特性、研究方法、エネルギー代謝の法則など、代謝と生物酸化全般に関するマインドマップです。
2023-11-22 14:16:04 に編集されました代謝と生物酸化の概要
代謝全般
代謝
生物の最も基本的な性質、生命が存在するための前提条件
ATPという形で生物のさまざまな生命活動にエネルギーを供給します
一般に、生物と外部環境の間の物質とエネルギーの交換を指します。
同化
生化学反応を通じて栄養素を自己生成の構造化合物に変換するプロセス
エネルギー吸収
疎外
体内の物質が生化学反応を起こし、再利用できない物質に分解されて体外に排出される過程。
エネルギーを解放する
特徴
穏やかな条件、酵素触媒
互いに協力し、厳格かつ秩序を保ちます
高さ調整可能、自動調整
細胞局在化、特定領域
プロセス
代謝産物の排泄
代謝における一般的な有機化学反応機構
グループ転送
酸化還元
脱離、異性化、転位
C-C結合が壊れた
中間代謝
栄養素の消化と吸収
研究手法
インビボおよびインビトロ実験
試験管内で
生体内
同位体追跡
最も効果的な方法
アドバンテージ
強い特異性
高感度
簡単な測定方法
欠点がある
人体に有毒
環境汚染を引き起こしやすい
代謝経路遮断法
代謝拮抗剤または酵素阻害剤
例: マロン酸塩はコハク酸デヒドロゲナーゼを阻害し、クエン酸回路を裏付ける
変異体の研究方法
遺伝的欠陥を利用する
(遺伝子編集)
エネルギー代謝の法則
エネルギー代謝
生物の物質代謝に伴って起こる一連のエネルギー変換
熱力学の第一法則
エネルギー保存の法則 - エネルギーは生成も破壊もできず、ある形から別の形に変換されるだけです
熱力学の第二法則
あらゆる物理的または化学的プロセスは、システムと環境の総エントロピーを自発的に増加させる傾向があります。
無料エネルギー
生物が一定の温度と圧力の下で仕事をするために使用するエネルギー
dGの相加性
カップリング化学反応における各反応の標準自由エネルギー変化は加算的です。
>0 自発的ではない、エネルギーが必要
体温には仕事が必要です
高エネルギー化合物はATPと相互作用します
高エネルギー化合物
化合物は加水分解反応または基移動反応により 21KJ/mol を超える大量の自由エネルギーを放出する可能性があります
結合エネルギー
加水分解時に大量の自由エネルギーを放出する結合
タイプ
リン酸素型 -O~P
ホスホエノールピルビン酸 (PEP)
アセチルホスフェート
アデノシン三リン酸 (ATP)
リン窒素系
クレアチンリン酸
高エネルギーのリン酸結合の貯蔵形態ですが、直接使用することはできません
エネルギーをADPに移動してATPを生成する
非リン酸
アセチルCoA
コエンザイムA(CoA)
アシル化合物のキャリアは代謝に関与する
官能基-メルカプト基
グルコース、脂肪酸、ケト生成アミノ酸から変換可能
効果
クエン酸サイクルに直接入り、完全に酸化・分解します。
原料として脂肪酸合成、ケトン体合成、コレステロール合成に関与
S-アデノシルメチオニン
ATP
細胞内エネルギー代謝カップリング剤
リン酸基 >30KJ/mol を持つ 1 つのリン脂質結合と 2 つの無水リン酸結合
細胞内リン酸基変換の中間担体
生物学的酸化
生物学的酸化/呼吸
生物体内において、有機物が酸素の作用によりCO2とH2Oを生成し、エネルギーを放出するプロセス。
特徴
37°
中性水溶液環境に入る
一連の酵素による触媒作用
エネルギーが徐々に解放されていく
ATPの形でエネルギーを捕捉
直接脱炭酸
CO2を発生させる
ミトコンドリア酸化系と非ミトコンドリア酸化系に分けられる
呼吸鎖の構成と電子伝達の順序
呼吸鎖
代謝産物上の水素原子がデヒドロゲナーゼによって活性化されて脱落した後、それらは一連の伝達体を通過し、最終的に活性化された酸素分子に伝達され、それらと結合して H2O のシステム全体が形成されます。
カテゴリー
コエンザイムI
NAD
フラビン補酵素
FMN/FAD
鉄硫黄中心
コエンザイムQ (CoQ/ユビキノン)
ミトコンドリア内膜上の脂溶性小分子
シトクロム (Cyt)
順位決定
標準的な酸化還元電位を使用して、呼吸鎖内の成分の順序を決定します
特定の呼吸鎖の阻害剤を使用した伝達物質の配列の決定
電子輸送のインビトロ組換え実験により、伝達物質の配列が確認される
酸化的リン酸化
コンセプト
生物が生物学的酸化によって生成したエネルギーは、体温を維持するために使用される一部を除き、そのほとんどがリン酸化(発熱酸化を伴うリン酸化)によってATPに変換されます。
形成方法
基質レベルのリン酸化
電子伝達系のリン酸化
化学エネルギーの移動
呼吸鎖とATP産生の関係
P/O比は、酸素原子1モル当たりに消費される無機リン酸のモル数である。
機構
化学浸透理論
プロトン勾配による無傷のミトコンドリア内膜
水素輸送体と電子輸送体が交互に配置
水素のポンピング作用 - Hの蓄積
内膜は H に対して不透過性であり、電位差が生じます。
ATP シンターゼを介した H - プロトン勾配を排除し、自由エネルギーを放出し、ADP リン酸化と共役します (ATP の形成)
構造変化理論
電子伝達はミトコンドリア内膜のタンパク質分子の構造変化を引き起こし、ATP産生を促進します
阻害剤
呼吸鎖遮断薬
酸素消費量とATP生産量が同時に減少
脱共役剤
2,4-ジニトロフェノール
イオノフォア阻害剤
バリノマイシン
プロトンチャネルブロッカー
オリゴマイシン
細胞質におけるNADHの膜貫通輸送
グリセロール-3-リン酸シャトルシステム
筋肉と神経系で
1.5ATP(30)
リンゴ酸シャトルシステム
肝臓、腎臓、心臓
2.5ATP(33)
アジド化合物 CN-CO
軟骨
FADH2
アミトール ロテノン
呼吸鎖
NADH
NADH-Qレダクターゼ
Cytc
シトクロムオキシダーゼ
O2
エネルギー
太陽
光エネルギー
電子移動
電気エネルギー
ADP ATP
化学エネルギー
(CH2O)n O2 (CO2)n H2O
化学エネルギー
電子移動
電気エネルギー
ADP ATP
化学エネルギー
生合成、発光…
代謝
同化作用(アナボリズム)
低分子から大きな分子の合成
エネルギーが必要です
異化作用(異化作用)
容量
大きな分子を小さな分子に分解する