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生化学II 講義補助プリント-代謝概論

 

§「代謝」Metabolism):生物がその働きを発揮するために自由エネルギーを取り出し,利用する過程の総称。

  代謝には大別して2タイプのものがある。

異化代謝Catabolism):体外から栄養物を取り込んでこれを処理し,エネルギーや各種低分子を取り出すための過程。

同化代謝Anabolism):簡単な生体分子から体が必要とするより複雑な生体分子を合成する過程。

 

§代謝経路:代謝を行う過程で,基質Aから生成物Pに至る,

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A→B→C→D→E→F→G→・・・・→P

 

 

§代謝経路の特徴:

 1.代謝経路は通常定常状態にある。

定常状態とは→上記の経路ではAの消費される速度とPの生成される速度は同じで,途中生成物のB,C,D・・・・の濃度はほとんど変化しない(c.f.定常状態近似)。

 

 2.代謝経路を構成する反応のほとんどは通常平衡状態にある。

 

A⇔B,C⇔D,D⇔E,E⇔F のように。

 

<重要>と,同時に経路には必ず最低でも1カ所,平衡になっていない反応が含まれている。

D⇔EG・・・・・P

 

このような反応のシステムでは,B→C反応の物質の流れが経路全体の物質流量を決める。

 →代謝経路は「調節」が必要。この1カ所の非平衡反応が経路全体の調節点になる。


<遷移状態図>

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§代謝の流れを調節する方法

1.アロステリック調節:代謝経路の下流の生成物が上流の酵素の活性を調節する。

  特に,下流反応の生成物が上流反応を阻害する場合:フィードバック阻害

 

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2.酵素の共有結合による修飾:最もよく見られるのがリン酸化という現象。酵素のチロシン,セリン,トレオニン残基にリン酸が付加されるとその活性が大きく変化する。

  →アロステリック調節との大きな違いは,その効果が長く,しかも強く続くこと。

  ホルモンの情報伝達でも多用されている。

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3.

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基質サイクルによる調節:ある化学反応の正反応を一つの酵素が,逆反応を別の酵素が担当して働く状態。正・逆両反応を一つの酵素が行うよりも繊細に物質の量を調節することができる。

 

 

4.遺伝子による調節:代謝経路を担う酵素の総量を調節する方法。

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§代謝経路のエネルギーを「蓄える」高エネルギー化合物

  グルコースなどの分子を代謝することで細胞に必要なエネルギーは大量に生成される(グルコース:2850 kJ/molで,メタンガスの倍)が,このエネルギーはそのままの状態ではすぐとして分散し,無駄になってしまう。そこで,エネルギーを効率よく蓄え必要な場所に輸送するための媒体が必要→エネルギーはATPなどの高エネルギー化合物作るために利用される。 

 

・なぜATP?

   1.ATPは不安定な分子結合を含む。不安定=切断すると大量のエネルギーを放出する。

 

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   2.ATPは数多くある高エネルギー化合物の中で ,ちょうど中程度のエネルギー貯蓄能力。→自分の蓄えたエネルギーを種々の分子に能率よく渡すだけでなく,高いエネルギー貯蓄能力を持つ化合物(ホスホエノールピルビン酸など)が過剰に生産された場合(エネルギー過多状態),そのエネルギーはATPに引き渡され,有効に利用される。→「都合のよい」高エネルギー化合物

 

 

   3.ATPの加水分解反応は自発的に進まない反応と合体させると,その反応が自発的に進むように「押してやる」ことができる(共役反応)。

 

   例:解糖系の最初の反応,

グルコース+リン酸 ⇔ グルコース6-リン酸+水

 

のΔGは+13.8kJ/molで自発的には進まない。しかし,この反応を触媒する酵素,ヘキソキナーゼは1分子のグルコースにリン酸を付加するとき,そのリン酸をATPからもらうので,それにともなって必ず1分子のATPADPに加水分解される(ΔG=-30.5kJ/mol)。差し引き-16.7kJ/molの自発的反応として,この反応は進むようになる。

 

§ATPを作るために利用されている化学反応エネルギーは何?

      → 高分子の酸化還元反応

 

 

 

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酸化還元反応電子の授受を伴う化学反応。たとえば,

Fe3++Cu⇔Fe2++Cu2+

の反応は酸化還元反応である。このとき,

・Fe3+は電子を1個もらっている=Fe3+還元されている=Fe3+酸化剤


Cuは電子を1個あげているCu酸化されているCu還元剤

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ある分子が電子を受け取る力(電子要求性の度合い)の指標として還元電位が定義される。

還元電位の値が高いほど,電子をもらう傾向が強い(もらいたがる)=酸化剤として働く。

逆に値が低いの値など)は,電子をあげたがる還元剤として働く。


  教科書307ページ,表14.4の見方:表の上の化合物は還元電位が高いので,反応式の左側の分子が強い酸化剤として働く。表の下の化合物は還元電位が小さい(負となっている)ので,式の右側の化合物が強い還元剤として働く。強い酸化剤となる左側の化合物(左側:酸化型)と強い還元剤となる右側の化合物(右側:還元型)が反応すると大きなエネルギーが放出される。ATPはNADHFADHなどの強い還元剤が酸化される際に放出するエネルギーを利用して作られる。従って,代謝経路の最も大きな目標は様々な分子(糖 KYB(カヤバ) ショックアブソーバー ローファースポーツ1台分セット 日産 セレナ GC27 品番:WST5702R/WST5702L/WSF2250Z 【関西、関東限定】取付サービス品200 ハイエース リアマットガード / リアサイドスポイラー【ティースタイル T.S.D】HIACE H200系 l/ll/lll型 ナロー リヤライン,脂肪酸など)を酸化し 【USA在庫あり】 メッツラー METZELER タイヤ ツアランス 170/60R17 リア 353459 JP店,放出されるエネルギーを利用して,これらNADH,

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,FADHを作ることが目標である。


{yahoojp} {bio.tottori-u.ac.jp}
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