生物学の基礎である細胞呼吸では、1分子のグルコースから生成されるATP（アデノシン三リン酸）の総数を理解することが重要です。このプロセスには解糖系、クエン酸回路、酸化的リン酸化が含まれており、それぞれでATPが生成されます。この記事では、これらの過程を踏まえて、1分子のグルコースから生成されるATPの総数、および細胞質とミトコンドリアで作られるATPの分子数について解説します。
1分子のグルコースから生成されるATPの総数
1分子のグルコースが細胞内で代謝されると、最終的に約38分子のATPが生成されます。これは解糖系、クエン酸回路、酸化的リン酸化という3つの主要な過程を経て行われます。
解糖系では、グルコースが分解されて2分子のピルビン酸が生成され、その過程で2分子のATPと2分子のNADHが生成されます。次に、クエン酸回路と酸化的リン酸化が進行し、最終的にATPが生成されます。
細胞質で作られるATPの分子数
解糖系で生成されるATPの2分子は、細胞質で作られます。この過程は酸素を必要としない嫌気的な反応であり、細胞質の中で行われます。具体的には、グルコースが解糖系によってピルビン酸に分解される際にATPが2分子生成されます。
したがって、1分子のグルコースから細胞質で作られるATPの分子数は2分子です。
ミトコンドリアで作られるATPの分子数
クエン酸回路と酸化的リン酸化は、ミトコンドリア内で行われます。クエン酸回路で生成されるNADHとFADH2は、酸化的リン酸化によってATPを合成するのに利用されます。
酸化的リン酸化では、NADH1分子から3分子のATPが生成され、FADH2は2分子のATPを生成します。これらの反応によって、グルコース1分子から生成されるATPは約34分子になります。したがって、1分子のグルコースからミトコンドリアで作られるATPの分子数は34分子です。
1分子のアセチルCoAから生成されるATPの総数
1分子のアセチルCoAは、クエン酸回路で代謝されます。アセチルCoA1分子あたり、クエン酸回路を1周するごとに3分子のNADH、1分子のFADH2、および1分子のATPが生成されます。これにより、アセチルCoA1分子から生成されるATPは合計で12分子になります。
まとめ
1分子のグルコースが代謝される過程で、解糖系で2分子、クエン酸回路と酸化的リン酸化で34分子、合計で約38分子のATPが生成されます。細胞質で作られるATPは2分子で、ミトコンドリアで作られるATPは34分子です。また、1分子のアセチルCoAからは12分子のATPが生成されます。これらの理解は、細胞のエネルギー代謝における重要な基盤となります。
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