【13】呼吸～電子伝達系

電子を伝達する代謝系だから“電子伝達系”。呼吸の”電子伝達系”は、ミトコンドリア内膜にある様々な”膜タンパク質”の間を、電子が受け渡されることで進む。ミトコンドリア内膜が、内側（マトリクス側）に”ひだ”状に張り出して”クリステ（隔壁）”を作っているのも、内膜の表面積を広げてより多くの”膜タンパク質”を”泳がせておく”には都合が良い。

”電子伝達系”は、ダムに水をためて放流・発電する”水力発電”のようなもの。

ただし、ダムには自然に水が溜まるわけではなく、バケツ（還元型補酵素）を使って少しずつためなければならない。ダム（ミトコンドリア内膜と外膜の間）に水（水素イオン）が溜まれば、落差（濃度勾配）を利用して放流し、発電機（ATP合成酵素）で発電できる。

”電子伝達系”の”基本的な流れ「①還元型補酵素（NADH&H+，FADH2）の酸化（脱水素反応）→②ミトコンドリア内膜を挟んだＨ＋の濃度勾配の広がり（水素イオンを膜間にどんどん詰め込む！）→③ATP合成（水素イオンを放流！）」を押さえておきたい。

還元型補酵素（NADH+H+）の場合、１回につき”３つ”のプロトンポンプ（水素イオンを能動輸送！）を動かして、水素イオン”３つ分”の濃度勾配を作れる。

還元型補酵素（FADH2）の場合、１回につき”２つ”のプロトンポンプ（水素イオンを能動輸送！）を動かし、水素イオン”２つ分”の濃度勾配を作る。

【補足】

• 呼吸（有機物を段階的に分解しながらATPを合成する一連の反応。酸素を必要とする。）
• 解糖系（呼吸の第1段階。細胞質基質で進む。）
• クエン酸回路（呼吸の第2段階。ミトコンドリアのマトリックスで進む。）
• 電子伝達系（呼吸の第3段階。ミトコンドリアの内膜で進む。）
• NAD+（Nicotinamide adenine dinucleotide。酸化型／水素を結合していない状態。脱水素酵素の補酵素として働く。）
• NADH＋H＋（またはNADH2。NAD+の還元型／２個の水素イオンを運搬している状態。電子伝達系で電子供与体／水素供与体となる。）
• FAD（Flavin adenine dinucleotide。酸化型／水素を運搬していない状態。コハク酸脱水素酵素の補酵素として働く。）
• FADH2（FADの還元型／２個の水素イオンを運搬している状態。電子伝達系で電子供与体／水素供与体となる。）
• ミトコンドリア（呼吸の場となる細胞小器官）
• マトリックス（ミトコンドリアの内膜の内側。クエン酸回路にかかわる酵素を含む。）
• クリステ（ミトコンドリアの内膜がマトリックス側に突き出した”ひだ”の部分。電子伝達系にかかわる膜タンパク質が存在する。）
• ATPアーゼ（ATP合成／分解酵素。ATPを分解することで、濃度勾配に逆らって水素イオンを輸送するポンプとしての機能と、濃度勾配に従って水素イオンを輸送することでATPを合成する機能と、相反する機能を備えた膜タンパク質。）

【参考資料】

• 吉里勝利（2018）.『改訂 高等学校 生物基礎』.第一学習社
• 浅島 誠（2019）.『改訂 生物基礎』.東京書籍
• 吉里勝利（2018）.『スクエア最新図説生物neo』.第一学習社
• 浜島書店編集部（2018）.『ニューステージ新生物図表』.浜島書店