解糖を実行するものは何ですか？

解糖は、地球上の生命体の間で普遍的なプロセスです。 最も単純な単細胞バクテリアから海で最大のクジラまで、すべての生物、より具体的には、それぞれの細胞は、6炭素の糖分子を使用しています。 グルコース エネルギー源として。

解糖 は、ブドウ糖の完全な分解に向けた最初のステップとして機能する10の生化学反応のセットです。 多くの生物では、それは最終的な、したがって唯一のステップでもあります。

解糖は、の3つの段階の最初の段階です 細胞呼吸 分類学（すなわち、生活分類）ドメインで 真核生物 （または 真核生物）、これには動物、植物、原生生物、菌類が含まれます。

ドメインでは、バクテリアと古細菌が一緒になって、 原核生物、解糖は町で唯一の代謝ショーです。解糖系の細胞は、細胞呼吸を完了させるための機構を欠いているからです。

解糖の個々のステップに含まれる完全な反応は次のとおりです。

C₆H₁₂O₆ + 2 NAD⁺ + 2 ADP + 2 P_私 →2CH₃（C = O）COOH + 2 ATP + 2 NADH + 4 H⁺ + 2 H₂O

言い換えれば、これは、グルコース、電子伝達体ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド、アデノシン二リン酸、および無機リン酸（P_私）結合してピルビン酸を形成し、 アデノシン三リン酸、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドおよび水素イオン（電子と見なすことができる）の還元型。

この式には酸素が含まれていないことに注意してください。 解糖はOなしで進行することができます₂. 解糖系はの好気性セグメントの必要な前駆体であるため、これは混乱のポイントになる可能性があります 真核生物の細胞呼吸（「好気性」は「酸素を伴う」を意味します）、それはしばしば誤って好気性と見なされます 処理する。

グルコースは炭水化物です。つまり、その式は、すべての炭素原子と酸素原子に対して2つの水素原子の比率を想定しています。C_nH_2nO_n. それは砂糖であり、具体的には 単糖、つまり、他の糖に分割することはできません。 二糖類 ショ糖とガラクトース。 それは6原子のリング形状を含み、そのうちの5つの原子は炭素であり、1つは酸素です。

ブドウ糖はと呼ばれるポリマーとして体内に保存することができます グリコーゲン、これは水素結合によって結合された個々のグルコース分子の長鎖またはシートにすぎません。 グリコーゲン 主に肝臓と筋肉に保存されます。

特定の筋肉を優先的に使用するアスリート（例：大腿四頭筋とふくらはぎに依存するマラソン選手） 筋肉）トレーニングを通じて適応し、「カーボローディング」と呼ばれることが多い異常に大量のブドウ糖を貯蔵します。

アデノシン三リン酸（ATP）は、すべての生細胞の「エネルギー通貨」です。 これは、食物が食べられて細胞に入る前にブドウ糖に分解されるとき、ブドウ糖の代謝の究極の目的は ATPの合成、解糖系でグルコースとそれが変化する分子の結合時に放出されるエネルギーによって駆動されるプロセス そして 好気呼吸 バラバラになっています。

これらの反応によって生成されたATPは、組織の成長や修復、運動など、身体の基本的な日常のニーズに使用されます。 運動強度が増すにつれて、体は脂肪やトリグリセリドの燃焼から離れます（酸化を介して） 後者のプロセスは分子あたりより多くのATPを生成するため、グルコースの燃焼に） 燃料。

事実上すべての生化学反応は、と呼ばれる特殊なタンパク質分子からの助けに依存しています 酵素 続行します。

酵素は 触媒、つまり、反応を変更することなく、反応を（場合によっては100万倍以上）高速化することを意味します。 それらは通常、それらが作用する分子にちなんで名付けられ、グルコース-6-リン酸の原子をフルクトース-6-リン酸に再配列する「ホスホグルコースイソメラーゼ」のように、最後に「-ase」を持っています。

（異性体は、同じ原子であるが構造が異なる化合物であり、言葉の世界のアナグラムに類似しています。）

最も 酵素 人間の反応では、「1対1」のルールに準拠しています。つまり、各酵素は特定の反応を触媒し、逆に、各反応は1つの酵素によってのみ触媒されます。 このレベルの特異性は、細胞が反応の速度を厳密に調節するのに役立ち、ひいては、いつでも細胞内で生成されるさまざまな生成物の量を調節するのに役立ちます。

ブドウ糖が細胞に入ると、最初に起こることはそれがリン酸化されることです。つまり、ブドウ糖の炭素の1つにリン酸の分子が付着します。 これにより、分子に負の電荷が与えられ、細胞内に効果的にトラップされます。 この グルコース-6-リン酸 次に、上記のように異性化されて フルクトース-6-リン酸、その後、別のリン酸化ステップを経て、 フルクトース-1,6-ビスホスフェート.

リン酸化ステップのそれぞれは、ATPからのリン酸塩の除去を含み、 アデノシン二リン酸（ADP） 後ろに。 これは、解糖の目的は細胞が使用するためのATPを生成することですが、サイクルに入るグルコース分子あたり2ATPの「起動コスト」を伴うことを意味します。

次に、フルクトース-1,6-ビスリン酸が2つの3炭素分子に分割され、それぞれに独自のリン酸が結合します。 これらの1つ、 ジヒドロキシアセトンリン酸 （DHAP）、それはすぐに他のものに変換されるので、短命です、 グリセルアルデヒド-3-リン酸. したがって、この時点から、リストされているすべての反応は、解糖系に入るすべてのグルコース分子に対して実際に2回発生します。

グリセルアルデヒド-3-リン酸はに変換されます 1,3-ジホスホグリセリン酸 分子にリン酸塩を加えることによって。 このリン酸塩は、ATPに由来するのではなく、遊離または無機（つまり、炭素への結合がない）リン酸塩として存在します。 同時に、NAD⁺ NADHに変換されます。

次のステップでは、2つのリン酸塩が一連の3炭素分子から除去され、ADPに付加されてATPが生成されます。 これは元のグルコース分子ごとに2回発生するため、この「ペイオフ」フェーズで合計4つのATPが作成されます。 「投資」フェーズでは2ATPの入力が必要だったため、グルコース分子あたりのATPの全体的なゲインは2ATPです。

参考までに、1,3-ジホスホグリセリン酸の後、反応中の分子は次のようになります。 3-ホスホグリセリン酸, 3-ホスホグリセリン酸, ホスホエノールピルビン酸 そして最後に ピルビン酸.

真核生物では、ピルビン酸は、好気性呼吸を進行させるのに十分な酸素が存在するかどうかに応じて、2つの解糖後経路のいずれかに進む可能性があります。 もしそうなら、それは通常、親生物が休息している、または軽く運動している場合です。 ピルビン酸は、解糖が起こる細胞質から細胞小器官（「小さな器官」）にシャトルされます。 と呼ばれる ミトコンドリア.

細胞が原核生物または非常に勤勉な真核生物に属している場合（たとえば、全力で半マイル走っている、またはウェイトを激しく持ち上げている人間）、ピルビン酸は乳酸に変換されます。 ほとんどの細胞では乳酸自体を燃料として使用することはできませんが、この反応によりNADが発生します⁺ NADHから、それによって解糖がNADの重要な供給源を供給することによって「上流」に続くことを可能にします⁺.

このプロセスは、 乳酸発酵.

ミトコンドリアで起こる細胞呼吸の好気性相は、 クレブス回路 そしてその 電子伝達系、およびこれらはこの順序で発生します。 ザ・ クレブス回路 （しばしばクエン酸回路またはトリカルボン酸回路と呼ばれます）はミトコンドリアの真ん中で展開しますが、 電子伝達系 細胞質との境界を形成するミトコンドリアの膜上で起こります。

解糖を含む細胞呼吸の正味の反応は次のとおりです。

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ →6CO₂ + 6 H₂O + 38 ATP

クレブス回路は2ATPを追加し、電子伝達系は3つの代謝プロセスで完全に消費された（2 + 2 + 34）グルコース1分子あたり合計38ATPのなんと34ATPになります。