第6章代謝

Section Summary節のまとめ

ATP is the primary energy-supplying molecule for living cells. ATP is comprised of a nucleotide, a five-carbon sugar, and three phosphate groups. The bonds that connect the phosphates (phosphoanhydride bonds) have high-energy content. The energy released from ATP hydrolysis into ADP + P_i performs cellular work. Cells use ATP to perform work by coupling ATP hydrolysis' exergonic reaction with endergonic reactions. ATP donates its phosphate group to another molecule via phosphorylation. The phosphorylated molecule is at a higher-energy state and is less stable than its unphosphorylated form, and this added energy from phosphate allows the molecule to undergo its endergonic reaction.

ATPは、生きた細胞の主要なエネルギー供給分子である。ATPはヌクレオチド、五炭糖、三つのリン酸基から構成される。リン酸同士をつなぐリン酸無水結合は、高いエネルギーを含んでいる。ATPが ADP + P_i へ加水分解される際に放出されるエネルギーが、細胞の仕事を行う。細胞は、ATP加水分解の発エルゴン反応と吸エルゴン反応を共役させることでATPを仕事に利用する。ATPは、リン酸化を通じてリン酸基を別の分子へ渡す。リン酸化した分子は、リン酸化していないものより高いエネルギー状態にあり、不安定である。リン酸から加えられたこのエネルギーによって、その分子は吸エルゴン反応を進めることができる。

Visual Connection Questions図を使った問題

Exercises 16練習問題 16

Exercise 16問題 16

Figure 6.14 One ATP molecule's hydrolysis releases 7.3 kcal/mol of energy (∆G = −7.3 kcal/mol of energy). If it takes 2.1 kcal/mol of energy to move one Na⁺ across the membrane (∆G = +2.1 kcal/mol of energy), how many sodium ions could one ATP molecule's hydrolysis move?

図6.14 ATP1分子の加水分解は7.3 kcal/molのエネルギーを放出する（∆G = −7.3 kcal/mol）。1個のNa⁺を膜の向こうへ運ぶのに2.1 kcal/molのエネルギーが必要だとすると（∆G = +2.1 kcal/mol）、ATP1分子の加水分解でナトリウムイオンを何個運べるだろうか。

Solution解き方

Figure 6.14 Three sodium ions could be moved by the hydrolysis of one ATP molecule. The ∆G of the coupled reaction must be negative. Movement of three sodium ions across the membrane will take 6.3 kcal of energy (2.1 kcal × 3 Na⁺ ions = 6.3 kcal). Hydrolysis of ATP provides 7.3 kcal of energy, more than enough to power this reaction. Movement of four sodium ions across the membrane, however, would require 8.4 kcal of energy, more than one ATP molecule can provide.

図6.14 ATP1分子の加水分解で、ナトリウムイオンを3個運べる。共役反応の ∆G は負でなければならない。ナトリウムイオン3個を膜の向こうへ運ぶのに必要なのは6.3 kcalである（2.1 kcal × Na⁺イオン3個 = 6.3 kcal）。ATPの加水分解が供給する7.3 kcalは、この反応を進めるのに十分である。しかし、4個を運ぶには8.4 kcalが必要で、ATP1分子が供給できる量を超える。

Review Questions確認問題

Exercises 17–18練習問題 17–18

Exercise 17問題 17

The energy released by the hydrolysis of ATP is____

ATPの加水分解によって放出されるエネルギーは、____。

primarily stored between the alpha and beta phosphates
主にαリン酸とβリン酸の間に蓄えられている。
equal to −57 kcal/mol
−57 kcal/molに等しい。
harnessed as heat energy by the cell to perform work
細胞が仕事をするために熱エネルギーとして利用する。
providing energy to coupled reactions
共役する反応にエネルギーを供給する。

Solution解き方

Exercise 18問題 18

Which of the following molecules is likely to have the most potential energy?

次の分子のうち、最も多くの位置エネルギーをもつと考えられるものはどれか。

sucrose
スクロース
ATP
ATP
glucose
グルコース
ADP
ADP

Solution解き方

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 19練習問題 19

Exercise 19問題 19

Do you think that the E_A for ATP hydrolysis is relatively low or high? Explain your reasoning.

ATPの加水分解の E_A は比較的低いと思うか、高いと思うか。理由を説明せよ。

Solution解き方

The activation energy for hydrolysis is very low. Not only is ATP hydrolysis an exergonic process with a large −∆G, but ATP is also a very unstable molecule that rapidly breaks down into ADP + P_i if not utilized quickly. This suggests a very low E_A since it hydrolyzes so quickly.

加水分解の活性化エネルギーは非常に低いと考えられる。ATPの加水分解は −∆G の大きな発エルゴン過程であるだけでなく、ATP自体が非常に不安定で、すぐに利用されなければ急速に ADP + P_i に分解する。これほど速く加水分解することは、E_A が非常に低いことを示唆する。

ATP

adenosine triphosphate, the cell’s energy currency

アデノシン三リン酸。細胞のエネルギー通貨。

energy coupling

エネルギー共役

process during which energy released by one reaction is used to drive another reaction

ある反応で放出されるエネルギーを、別の反応を進めるために利用する過程。

phosphoanhydride bond

リン酸無水結合

bond that connects phosphates in an ATP molecule

ATP分子内でリン酸同士をつなぐ結合。