生物学における好気性と嫌気性とは何ですか?

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著者: Peter Berry
作成日: 15 Aug. 2021
更新日: 1 J 2024
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生化学(生物)6話「呼吸と発酵」
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あなたの体は数十兆個の細胞で構成されており、各細胞は適切に機能し、健康を維持するために燃料を必要とします。空気、水、食物を摂取することで体に燃料を供給しますが、食べる食物はすぐに細胞の動力として使用することはできません。代わりに、食物が消化され、その中のビタミンと他の栄養素が細胞に分配された後、栄養素を細胞力に変換するためにもう1つのステップが取られなければなりません。このプロセスは細胞呼吸(略して呼吸)として知られています:人々が生物学で好気性と嫌気性の考えを議論するとき、彼らはしばしば2つの異なるタイプの細胞呼吸、および各タイプの呼吸が可能な細胞について言及しています。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

適切に機能するために、細胞は細胞呼吸のプロセスを通じて栄養素をアデノシン三リン酸(ATP)として知られる燃料に変換します。このプロセスは、グルコースをATPに分解するグリコーシスから始まりますが、酸素が存在すると、細胞にわずかなダメージを与えながら細胞が生成できるATPの量が増加します。細胞が好気性呼吸と嫌気性呼吸を使用するかどうかは、酸素が利用可能かどうかに依存します。好気性呼吸では酸素が使用されますが、嫌気性呼吸では使用されません。

ATPで働く

生体内の細胞は、有害な細菌から体を保護する、胃の中の食物を分解する、脳が情報を思い出して効率的に使用できるようにするなど、仕事をするためにエネルギーを必要とします。細胞エネルギーは、グルコース(糖)から形成される分子であるアデノシン三リン酸のパッケージ内で運ばれます。 ATPとしても知られるアデノシン三リン酸は、生体内の細胞のバッテリーパックのように機能します。 ATPのパッケージは、身体の周りに持ち運び、細胞機能を作動させるために使用できます。ATP分子を作成して使用すると、それらをかなり簡単に「充電」できます。ただし、ATPは作成に多少の努力が必要です。そのためには、細胞は細胞呼吸のプロセスを経る必要があります。

細胞呼吸の基礎

すべての細胞は、機能するために細胞呼吸を受けなければなりません。最も単純な細胞呼吸とは、細胞が運ぶ栄養素と糖分-食べる食物が提供する栄養素と糖分-を分解するために細胞がとるプロセスであり、細胞に電力を供給するために使用できるATPのパッケージに変換します仕事に取り掛かります。呼吸は細胞の種類に応じてさまざまな場所で発生しますが、すべての細胞は、グルコースを分解する一連の化学反応であるグリコーシスで呼吸のプロセスを開始します。グリコーシス後に起こることは、細胞と酸素との関係、および酸素が存在するかどうかに依存します。

酸素の使用とグリコーシス

生物学では、酸素は奇妙なものです。ほとんどの生物は生き残るためにそれを必要とし、エネルギーをより効率的に処理するためにそれを使用します。ただし、同時に、酸素は腐食性になる可能性があります。金属が錆びるのと同じように、セル内の酸素が多すぎると、酸素が十分に速く消費されないとセルが劣化し、ばらばらになる可能性があります。このため、細胞はしばしば好気性菌と嫌気性菌に分類されます。細胞が好気性か嫌気性かは、その細胞が酸素を処理できるかどうか、そしてその結果、その細胞が使用する呼吸の種類によって決まります。例えば、嫌気性生物の細胞は嫌気性呼吸を使用し、好気性生物の細胞は酸素強化好気性呼吸を使用します。グリコーシスが始まった後、呼吸の大部分が起こります、そして、それは酸素がグリコーシスの生成物をさらに分解するために使用されるかどうかによって区別されます

好気性呼吸と嫌気性呼吸

グリコーシスが発生した後、細胞内のグルコースは少数の化学的副産物に分解されます。これらの一部は有用ですが、他は有用ではありません。嫌気性呼吸では、エタノールまたは乳酸を使用してこれらの副産物を2つのATP分子とあまり有用でない製品に処理しますが、好気性呼吸では、代わりに酸素が処理に使用されます。その結果、グリコーシスによって生成される副産物はさらに分解され、4つのATP分子が生成されます。これにより、好気性呼吸がより効率的になりますが、酸素蓄積の結果として細胞破壊のリスクにつながる可能性があります。ただし、最終的にはATPが常に生成されます。