【高校生物】呼吸をマスターしよう【要点整理】

生物学/BIOLOGY

呼吸

代謝には、同化と異化があります。同化の代表例は光合成、異化の代表例は呼吸です。呼吸とは、酸素を用いて有機物を分解し、ATPを産生する異化のことを指します。

 

テーマ1:2種類の発酵のあらすじをマスターする。

酸素を利用せずに有機物を分解し、ATPを生産する異化を、発酵といいます。主に微生物が行い、有機物を完全には分解しません。生じた物質が人間にとって有害であったり悪臭があったりする場合は腐敗という。

乳酸発酵 … 主に乳酸菌が行う。

※同じ反応が動物の骨格筋や赤血球でも行われるが、その場合は解糖という。

引用:改訂版生物(数研出版)

解糖系では「4ATP生産されたうち、2ATPが使われるので、差し引き2ATP生産されている」ことをしっかり確認しておきましょう!また中間生成物として「ピルビン酸」、最終産物「乳酸」は暗記必須です。

 

アルコール発酵 … 酵母菌や発芽しかけの種子が行う。
引用:改訂版生物(数研出版)
アルコール発酵も乳酸発酵と同じく、解糖系で「4ATP生産されたうち、2ATPが使われるので、差し引き2ATP生産されている」ことをチェック!「ピルビン酸」「アセトアルデヒド」「エタノール」といった物質名は必ず覚えましょう。

テーマ2:呼吸のしくみのあらすじをマスターしよう!

いきなり細かい流れを覚えられない!という人はまずこの表から確認しましょう。呼吸は「解糖系・クエン酸回路・電子伝達系」3つの段階から成ります。各段階で生成されるATPの数と場所に注目して覚えておくと良いです!

名称 生成されるATP 場所
第1段階 解糖系 2ATP 細胞質基質
第2段階 クエン酸回路 2ATP ミトコンドリアのマトリックス
第3段階 電子伝達系 34ATP ミトコンドリアの内膜

 

解糖系

引用:改訂版生物(数研出版)

解糖系で「4ATP生産されたうち、2ATPが使われるので、差し引き2ATP生産されている」ことをチェック!生成された「ピルビン酸」がクエン酸回路に移動します。

 

クエン酸回路

引用:改訂版生物(数研出版)

解糖系で生成されたピルビン酸からスタートします。回路で一番最初に、オキサロ酢酸から生成される物質が「クエン酸」なのでクエン酸回路です。
電子伝達系

引用:改訂版生物(数研出版)

電子伝達系でのATPの生成の仕組みで重要なのは、解糖系とクエン酸回路で発生した電子や水素イオンがこの段階で水に変わるということ…といってもなかなか理解するのは難しい!なので動画などを参考にして実際に電子が動いてATPが生成されるまでをイメージできるようになるのがコツです。

例えば以下のような動画(英語だけどアニメーションで電子などの動きはよくわかります)を参考にしましょう。

 

ATP合成酵素(ATPアーゼ)が回転して34ATPが生成されます。つまり、呼吸では、解糖系2ATP+クエン酸回路2ATP+34ATP=38ATPを最大で合成することができます。

 

テーマ3:ツンベルク管を使った実験を理解しよう!

脱水素酵素の実験で重要なポイントをまとめました!

 

おすすめ参考動画

呼吸で一番混乱するのはNADHとかNAD+とかだと思うんですよね。これらが何者で、呼吸の反応にどのように関わってくるかを一番わかりやすく説明してくれている動画がこちらです。

上の動画を見て、NADHやFADH₂を下のようにイメージできるようになってくると、この単元の理解がぐっと深まります。呼吸だけではなく、光合成でも登場するので一石二鳥ですね。

 

 

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