プリンキピア

第7章細胞呼吸

Section Summary節のまとめ

Glycolysis is the first pathway within the cytoplasm used in the breakdown of glucose to extract energy. It was probably one of the earliest metabolic pathways to evolve and is used by nearly all of the organisms on Earth. Glycolysis consists of two parts: The first part prepares the six-carbon ring of glucose for cleavage into two three-carbon sugars. ATP is invested in the process during this half to energize the separation. The second half of glycolysis extracts ATP and high-energy electrons from hydrogen atoms and attaches them to NAD+. Two ATP molecules are invested in the first half and four ATP molecules are formed by substrate phosphorylation during the second half. This produces a net gain of two ATP and two NADH molecules for the cell.
解糖系は、細胞質でグルコースを分解してエネルギーを取り出す最初の経路である。おそらく最も早く進化した代謝経路の一つであり、地球上のほぼすべての生物が利用している。二つの部分からなり、前半ではグルコースの六炭素環を、三炭糖2分子へ切断できるよう準備する。この前半には、分離にエネルギーを与えるためATPを投入する。解糖系の後半ではATPと、水素原子由来の高エネルギー電子を取り出し、その電子をNAD+へ渡す。前半にATP2分子を投入し、後半の基質リン酸化でATP4分子をつくるため、細胞の正味の獲得量はATP2分子とNADH2分子である。

Review Questions確認問題

Exercises 4練習問題 4
Exercise 4問題 4
During the second half of glycolysis, what occurs?
解糖系の後半では、何が起こるか。
  1. ATP is used up.
    ATPが使われる。
  2. Fructose is split in two.
    フルクトースが二つに分かれる。
  3. ATP is made.
    ATPがつくられる。
  4. Glucose becomes fructose.
    グルコースがフルクトースになる。
Solution解き方
C
C

Critical Thinking Questions考察問題

Exercises 5–6練習問題 5–6
Exercise 5問題 5
Nearly all organisms on Earth carry out some form of glycolysis. How does this fact support or not support the assertion that glycolysis is one of the oldest metabolic pathways?
地球上のほぼすべての生物は、何らかの形で解糖系を行う。この事実は、解糖系が最も古い代謝経路の一つであるという主張を、どのように支持するか、あるいは支持しないか。
Solution解き方
If glycolysis evolved relatively late, it likely would not be as universal in organisms as it is. It probably evolved in very primitive organisms and persisted, with the addition of other pathways of carbohydrate metabolism that evolved later.
解糖系が比較的遅く進化したなら、現在ほど生物に普遍的ではなかっただろう。おそらく非常に原始的な生物で進化し、その後に進化した炭水化物代謝のほかの経路が加わっても、残り続けたと考えられる。
Exercise 6問題 6
Because they lose their mitochondria during development, red blood cells cannot perform aerobic respiration; however, they do perform glycolysis in the cytoplasm. Why do all cells need an energy source, and what would happen if glycolysis were blocked in a red blood cell?
赤血球は発生の過程でミトコンドリアを失うため、好気呼吸を行えないが、細胞質で解糖系を行う。すべての細胞にエネルギー源が必要なのはなぜか。また、赤血球で解糖系が止められたら、何が起こるか。
Solution解き方
All cells must consume energy to carry out basic functions, such as pumping ions across membranes. A red blood cell would lose its membrane potential if glycolysis were blocked, and it would eventually die.
すべての細胞は、膜を挟んでイオンを汲み出すといった基本的な機能を果たすため、エネルギーを消費しなければならない。赤血球で解糖系が止まると、膜電位を失い、やがて死んでしまう。
aerobic respiration
好気呼吸
process in which organisms convert energy in the presence of oxygen
生物が酸素の存在下でエネルギーを変換する過程。
anaerobic
嫌気性
process that does not use oxygen
酸素を使わない過程。
glycolysis
解糖系
process of breaking glucose into two three-carbon molecules with the production of ATP and NADH
グルコースを炭素3個の分子2個へ分解し、ATPとNADHを生産する過程。
isomerase
イソメラーゼ
enzyme that converts a molecule into its isomer
分子をその異性体へ変換する酵素。
pyruvate
ピルビン酸
three-carbon keto acid that can be decarboxylated and oxidized to make acetyl CoA, which enters the citric acid cycle under aerobic conditions; the end product of glycolysis
解糖系の最終生成物である、炭素3個のケト酸。脱炭酸と酸化によりアセチルCoAを生じ、これは好気条件でクエン酸回路へ入る。