「高等学校理科 生物基礎/細胞とエネルギー」の版間の差分

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医学書などの専門書では、2015年を過ぎた現代でも、まだ「嫌気」などの用語が残っている。
「嫌気」の意味が昔と違う。現在では、酸素があると死滅する細菌などに「嫌気」という。
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=== 呼吸(異化) ===
:(※ 2015年からの新課程では用語の言い換えがあり、「好気呼吸」→「呼吸」、「嫌気呼吸」→「発酵」「解糖」と言い換え。「好気呼吸」および「嫌気呼吸」の用語は教科書では用いられないことになっている。しかし、医学書などの専門書では、2015年を過ぎた現代でも、まだ「嫌気」などの用語が残っている。(たとえ、もし生物学会が「嫌気」と言う用語を廃止したとしても、医学会が生物学会に従う義務はまったく無い。)このため、当分は「好気」「嫌気」などの用語を紹介する必要があると判断し、当ページにて「嫌気呼吸」などの表記を記述する。)
:また、生物系の学会で「嫌気」の意味が変更された。かつては、「酸素呼吸のほかの代謝のこと」を「嫌気」呼吸と言ってたが、現在では「酸素があると死滅する」微生物などのことを「嫌気」性の生物などと言う。
 
われわれ人間の呼吸では、おもにグルコース(C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>)などの炭水化物を分解して、生命活動に必要なエネルギーを取り出している。このグルコースの分解反応で酸素が必要なため、人間は呼吸で酸素を取り入れている。呼吸によるグルコースの分解で、グルコースに蓄えられていたエネルギーを取り出しており、さまざまな生態活動のエネルギーになっている。
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なお、呼吸におけるグルコースのように、呼吸につかわれてエネルギーを取り出す元になっている物質を'''呼吸基質'''(こきゅう きしつ)という。
 
人間や魚類の呼吸は、細胞での酸素を用いる呼吸のためであり、このときの細胞での酸素を用いた呼吸代謝のことを'''好気呼吸'''(こうきこきゅう)という。細胞での好気呼吸によるグルコースの分解は、おもにミトコンドリアで行われている。
 
そのため、ミトコンドリアを持たない微生物では、呼吸代謝の仕組みが、人間や魚類などとは違っている。
微生物には、酸素を用いないで呼吸代謝を行うものもあり、このような無酸素の呼吸代謝のことを'''嫌気呼吸発酵'''(けんきはっきゅう)という。
 
:(※ 本章では嫌気呼吸発酵を重点的に説明する。好気酸素の呼吸のしくみは複雑であるので、そのため生物IIで好気呼吸について説明されるだろう。)
 
=== 好気呼吸 ===
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さて、細菌やカビなどの一部の微生物には 、必ずしも酸素を使わなくてもグルコースなどの炭水化物を分解できる生物がいる。酵母菌や乳酸菌は、そのような菌である。酵母菌によるアルコール発酵や乳酸菌による乳酸発酵などの発酵は、これらの菌が生存のために栄養から必要なエネルギーを得るために化学反応を行った結果であり、酵母菌や乳酸菌の発酵では酸素を用いていない。
 
このような、酸素を使わないでグルコースなどの炭水化物を分解する活動も呼吸にふくめる場合がある。これらの菌などがおこなう無酸素の化学反応でグルコースなどの炭水化物を分解することを'''嫌気呼吸発酵'''(けんきはっきゅう)という。
 
そのため、酸素が少ない環境、あるいは酸素が無い環境でも、栄養があれば、嫌気呼吸発酵をする菌は生きられる場合もある。
 
微生物によるがおこす腐敗についても、その微生物の嫌気呼吸おこす発酵である場合が普通である。
 
発酵(はっこう)と腐敗(ふはい)の区別は、ある微生物の呼吸の結果の生産物が、人間によって健康的な生産物の場合が発酵で、有害な生産物の場合が腐敗(ふはい)である。つまり発酵と腐敗の分類は、人間の都合による。
 
:※ 本wikibooks本節では説明の簡略化のため、人間の都合を無視して「発酵」で表現する場合もある。
微生物の種類によって、嫌気呼吸の生産物の方法は違うが、基本的にはATPを生産している。
 
嫌気呼吸微生物の種類によってこのような発酵(無酸素を用いない分解では、ミトコンドリアを用いの代謝としいない。微の意味)のの方法細胞質違うが、質で嫌気呼吸本的にはATP行っ生産している。
 
発酵による、このような酸素を用いない分解では、ミトコンドリアを用いていない。微生物は細胞質基質で発酵を行っている。
酵母菌は、嫌気呼吸と好気呼吸の両方の呼吸ができる。そのため、アルコール発酵をさせる場合には、酸素の無い環境に置く。酵母菌はミトコンドリアを持っており、酵母菌の好気呼吸はミトコンドリアによるものである。
 
酵母菌は、嫌気呼吸発酵好気呼吸の両方の呼吸ができる。そのため、アルコール発酵をさせる場合には、酸素の無い環境に置く。酵母菌はミトコンドリアを持っており、酵母菌の好気呼吸はミトコンドリアによるものである。
 
乳酸菌と酢酸菌は原核生物であり、ミトコンドリアを持たない。
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==== 乳酸発酵 ====
乳酸発酵(にゅうさんはっこう)とは、乳酸菌が行う嫌気呼吸発酵である。
 
まずグルコースC<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>が解糖系によって、ピルビン酸へと分解され、このときATPが2分子できる。そしてピルビン酸がNADHによって乳酸:C<sub>3</sub>H<sub>6</sub>O<sub>3</sub>に変えられる。