| English | 意味 |
|---|---|
| proton gradient/ˈprəʊtɒn ˈɡreɪdɪənt/ | プロトン勾配 |
| cellular respiration/ˈseljʊlə ˌrespɪˈreɪʃn/ | 細胞呼吸 |
| glycolysis/ɡlaɪˈkɒləsɪs/ | 糖解系 |
| aerobic respiration/eəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ | 好気的呼吸 |
| fermentation/fɜːmənˈteɪʃn/ | 発酵 |
| citric acid cycle/ˈsɪtrɪk ˈæsɪd ˈsaɪkl/ | クエン酸回路 |
| electron transport chain/ɪˈlektrɒn ˈtrænspɔːt tʃeɪn/ | 電子伝達系 |
| ATP synthase/ˌeɪ tiː ˈpiː ˈsɪnθeɪs/ | ATP合成酵素 |
| chemiosmosis/ˌkemɪəzˈməʊsɪs/ | 化学浸透 |
| anaerobic respiration/ˌæneəˈrəʊbɪk ˌrespɪˈreɪʃn/ | 無酸素呼吸 |
酸素なしでも生地を膨らませられる酵母の理由
- 酵母は糖を発酵させる際に二酸化炭素を放出するため、酸素供給がなくても生地膨らみます。しかし、好気的な細胞は同じ糖からはるかに多くのATPを得ることができます。
- この違いを説明するには、電子とプロトンの勾配をたどる必要があります。反応生成物のリストだけではATP生産を説明できません。
全体反応
- 細胞呼吸 は酸素を使ってブドウ糖を分解します。
- $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + \text{ATP}$.
- 放出されたエネルギーはATPとして捕捉されます。
- 二酸化炭素と水は廃棄物として排出されます。
What is the purpose of cellular respiration?
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Cellular respiration breaks down glucose to release energy as ATP.
ステージ1：グリコリシス
- グリコリシス は細胞質内でブドウ糖を分解します。
- 2つのより小さな分子（ピルビン酸）と少量のATPを作ります。
- この最初のステップは酸素を必要としません。
- 酸素がある場合、ピルビン酸はミトコンドリアへ進みます。
The stages of respiration
Step through respiration — glucose is split, then broken down fully in the mitochondrion to release lots of ATP.
The first stage, splitting glucose in the cytoplasm, is called ____.
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Glycolysis splits glucose into two pyruvate molecules and makes a small amount of ATP.
酸素ありなし
- 好気的呼吸 はミトコンドリア内で酸素を使ってブドウ糖の分解を完了させます。
- 大量のATPを放出します。
- 酸素がない場合、筋細胞は発酵を使ってNAD⁺を再生できます。
- その後、糖解系はグルコサイルあたり正味2つのATPしか供給せず、他の産物には乳酸が含まれます。
Which yields more ATP per glucose: complete aerobic respiration or glycolysis followed by fermentation?
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Aerobic electron transport supports oxidative ATP production. Fermentation regenerates NAD⁺ but adds no ATP beyond glycolysis.
Glycolysis followed by fermentation yields much less ATP per glucose than complete aerobic respiration.
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Fermentation permits glycolysis to continue with two net ATP per glucose, without oxidative ATP production.
Select all true statements about respiration.
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Building glucose from CO₂ is photosynthesis — the opposite of respiration. The other three are correct.
電子キャリアーをロードする
- 糖解系はグルコサイルあたりピルビン酸2つ、正味2つのATP、およびNADHを生成します。ミトコンドリア基質内のピルビン酸酸化とクエン酸回路は二酸化炭素を放出し、NADHやFADH₂に電子をロードします。
- クエン酸回路はまた、少量のATPを直接生成します。NADHやFADH₂はATPそのものではなく、内膜の電子伝達鎖へ電子を運びます。
プロトン勾配を形成する
- 電子が鎖に沿って移動すると、放出されたエネルギーによってプロトンが基質から膜間腔へ汲み出されます。これによりプロトン勾配が形成され、内膜の外側（膜間腔側）にH⁺が多く、pHが低くなります。
- 酸素は好気呼吸における最終電子受容体であり、水の生成にも寄与します。折りたたまれた内膜は輸送タンパク質のための大きな表面を提供しますが、好気的原核生物は細胞質膜を使用します。
During active mitochondrial electron transport, which compartment has the lower pH?
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Proton pumping raises H⁺ concentration in the intermembrane space.
プロトンを駆動力としてATP合成酵素でATPを作る
- プロトンはATP合成酵素を通じて基質へ流れ戻ります。この流れである化学浸透により、ADPと無機リン酸が結合してATPが作られます。
- 電子伝達とATP生産は勾配によって結合されています。脱結合剤がプロトンを別の経路で通過させると、電子伝達は継続するもののATP収量は減少し、より多くのエネルギーが熱变成します。
A proton leak through the inner membrane can lower ATP yield even while electrons move along the chain.
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The leak bypasses ATP synthase and weakens the gradient.
発酵が糖解系を維持する
- 発酵は電子をNADHから有機分子へ移転させ、NAD⁺を再生します。NAD⁺がない限り、十分なグルコースが残っていても糖解系は停止します。
- ラクト酸発酵やアルコール発酵は、糖解系 beyond で追加のATPを生成しません。一部の原核生物は、酸素以外の受容体を用いた嫌気的電子伝達を行うことがあります。これは発酵とは異なるプロセスです。
How does fermentation let glycolysis continue?
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Glycolysis needs oxidized NAD⁺ to accept electrons.
計算問題：酸素を除去する場合
- 好気的なミトコンドリアにおいて酸素供給を遮断すると、鎖が電子を最終受容体に渡せなくなります。NADHは効率的に酸化されなくなり、プロトン汲み上げと酸化的ATP生産が低下します。
- 発酵可能な細胞はNAD⁺をリサイクルしてグルコサイルあたり正味2つのATPで糖解系を維持できます。発酵はミトコンドリアの電子伝達鎖を再起動しません。
Using the stated net glycolysis yield, how many ATP are produced from five glucose molecules by glycolysis followed by fermentation?
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5 × 2 = 10 net ATP. Fermentation regenerates NAD⁺ rather than adding ATP.
発酵と嫌気性呼吸は異なる。発酵は電子伝達系を伴わずにNAD⁺を再生する。嫌気性呼吸は、酸素以外の最終電子受容体を用いる経路である。無酸素条件のすべての代謝経路が同じメカニズムを持つと誤解してはいけない。
- 酵母細胞は、ピルビン酸をエタノールと二酸化炭素に変換することでNAD⁺を再生し、酸素なしで糖分解を継続できる。
- そのATPは糖分解由来である。これに対して好気性呼吸では、電子伝達系とプロトン勾配により、はるかに多くのATPを生産する。
細胞呼吸はブドウ糖からエネルギーを取り出しATPとして放出する。これは細胞質で行われる糖分解（酸素不要）から始まる。酸素がある場合、好気性呼吸はミトコンドリア内で完了し大量のATPを生成する。発酵はNAD⁺の循環によって糖分解を維持する。光合成と呼吸は全体的な反応物・生成物が関連しているが、異なる経路を使用する。