呼吸におけるNAD⁺・NADHとFAD・FADH2の役割とは？高校生物でつまずく酸化還元反応をわかりやすく解説

細胞呼吸におけるNAD⁺やNADH、FADやFADH2の働きは、高校生物で多くの人がつまずきやすいポイントの一つです。本記事では、これらの補酵素がどのように酸化還元反応に関わり、エネルギー産生につながっているのかを整理して解説します。

NAD⁺とNADHは「電子の運び役」

NAD⁺（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）は、呼吸の過程で電子を受け取ることでNADHに変化します。

このときNAD⁺は「酸化型」、NADHは「還元型」と呼ばれます。つまり、NAD⁺は電子を受け取る前の状態です。

具体的には、解糖系やクエン酸回路で栄養分（グルコースなど）が分解される際に、電子と水素を受け取りNADHになります。

NADHの重要な働きは、電子を電子伝達系へ運ぶことです。

ミトコンドリア内膜にある電子伝達系に電子を渡すことで、プロトン濃度勾配が形成され、ATP合成酵素によってATPが作られます。

つまりNADHは「エネルギーを作るための電子の宅配便」のような役割を持っています。

FAD（フラビンアデニンジヌクレオチド）もNAD⁺と同様に電子を受け取りFADH2になります。

ただしFADは主にクエン酸回路の特定の反応（コハク酸→フマル酸）で働く点が特徴です。

NADHと同じく電子を運びますが、電子伝達系に入る位置が異なるため、得られるATP量にも違いが出ます。

酸化還元反応とは「電子のやり取り」です。

・電子を失う＝酸化
・電子を受け取る＝還元

呼吸では、栄養分が酸化されることで電子が取り出され、それをNAD⁺やFADが受け取って運搬します。

この電子の流れが最終的にATPというエネルギー通貨を作り出します。

もしNAD⁺やFADが存在しなければ、電子を受け取る受け皿がなくなり、代謝反応は途中で止まってしまいます。

つまりこれらは単なる補助分子ではなく、呼吸を成立させる必須の「循環する電子キャリア」です。

NADHやFADH2は役目を終えると再びNAD⁺やFADに戻り、再利用されます。

NAD⁺とFADは電子を受け取る酸化型であり、NADHとFADH2はその還元型として電子を運ぶ役割を持っています。

これらは呼吸の中で電子をミトコンドリアの電子伝達系へ運び、ATP産生を支える重要な補酵素です。

酸化還元反応は「電子の移動」として理解すると、全体の流れが整理しやすくなります。