【生物基礎】代謝(同化・異化)とエネルギー(ATPとADP) 

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からだの中では、さまざまな化学反応が起こっています。今日は、からだの中で起こる化学変化、代謝について学習していきます。

代謝とは

生物は、外界から取り入れた物質を、体内でバラバラに分解したり必要な物質に作り上げたりしています。このような生体内での物質の化学反応を代謝といいます。

化学反応化学変化)=代謝

代謝には、単純な物質から複雑な物質をつくりだす同化と、複雑な物質から単純な物質に分解する異化という反応があります。

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同化

単純な物質から複雑な物質を合成し、エネルギーを蓄える反応。いい方を変えると、エネルギーを吸収する反応、エネルギーを必要とする反応となります。

同化の例としては、光合成がもっともわかりやすいのではないでしょうか。光合成のような炭酸同化と、タンパク質をつくりだす窒素同化などが同化になります。

異化

複雑な物質を単純な物質に分解し、エネルギーを取り出す反応。いい方を変えると、エネルギーを放出する反応になります。

異化の例としては呼吸が最もわかりやすいのではないでしょうか。炭水化物などの有機物を、単純な無機物に分解し、エネルギーを取り出す反応になります。

エネルギー代謝

このように、代謝(同化と異化)ではエネルギーのやりとりが行われます。なので、代謝のことをエネルギー代謝ともいいます。このエネルギーはどこに蓄えられたり、どうやって放出されたりしているのかさらに見ていきましょう。

ATP(アデノシン三リン酸)

代謝で使われるエネルギーはATPという物質によって、蓄えられたり放出されたりしています。ATPの正式名称はアデノシン三リン酸で、下図のようにアデノシンにリン酸が3つ結合した構造になっています。

ATP(アデノシン三リン酸)

アデノシンは、塩基であるアデニンリボースが結合したものです。このアデノシンに、リン酸高エネルギーリン酸結合で3つ結合しています。エネルギーはこの高エネルギーリン酸結合に蓄えられているのです。

ATPとADP

ATPによって、どのようにエネルギーが蓄えられたり、放出したりしているかというと、ATPの高エネルギーリン酸結合を切ったり、つくったりしてエネルギーの出し入れを行っています。

ATPとADP

ATPの高エネルギーリン酸結合が一つ切れると、ADPと1個のリン酸になります。このときエネルギーが放出されます。放出されたエネルギーを利用し、さまざまな生命活動が行われます。逆に、ADPと1個のリン酸にエネルギーを与えてあげると、高エネルギーリン酸結合し、ATPに戻ります。エネルギーをATPとして蓄えることができます。

同化と異化とATP

同化とは、無機物などの単純な物質から、有機物などの複雑な物質を作り上げる反応でした。炭酸同化である光合成を例にとって説明します。

光合成と呼吸

光合成とATP

  1. 光エネルギーを吸収し、ADPとリン酸を高エネルギーリン酸結合させATPを合成する。
  2. ATPの高エネルギーリン酸結合を切り、ADPとリン酸に分解するときにエネルギーを放出。
  3. 放出したエネルギーで無機物から有機物(炭水化物)を合成する。
    二酸化炭素エネルギー有機物酸素

このように、光エネルギーを上手く活用し、そのエネルギーを有機物(炭水化物)に蓄える反応です。

呼吸とATP

次は、光合成と逆の反応である呼吸について説明します。呼吸は、異化反応で、複雑な物質である有機物を、単純な物質である無機物に分解し、エネルギーを放出する反応でした。次のように反応が進みます。

  1. 有機物を無機物に分解しエネルギーを得る。
    有機物酸素二酸化炭素エネルギー
  2. 生じたエネルギーを利用し、ADPとリン酸を高エネルギーリン酸結合させATPを合成する。
  3. ATPの高エネルギーリン酸結合を切り、生じたエネルギーで生命活動を行う。

動画で学習「代謝とATP」

youtube学習塾「生物基礎講座」でも、代謝とATPについて詳しく説明がされています。是非、活用してみてください。

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