細胞呼吸が好気性プロセスである理由

細胞呼吸とは

細胞呼吸は、生化学的エネルギーがATPのエネルギーに変換されるプロセスです。これは、地球上に生息するすべての生物に見られる普遍的なプロセスです。廃棄物としての二酸化炭素と水を排除します。炭水化物、タンパク質、脂肪は最初にブドウ糖に変換され、次に細胞呼吸に使用されます。 ATPは細胞エネルギーの主要通貨として機能します。細胞呼吸は、解糖、クレブス回路、電子伝達系の3つのステップで発生します。

解糖

細胞呼吸の最初のステップは解糖系で、グルコース（C6）が2つのピルビン酸（C3）分子に分解されます。それは細胞質で発生します。

クレブス回路

細胞呼吸の2番目のステップはクレブス回路です。クレブス回路の他の名前はクエン酸回路とTCA回路です。真核生物のミトコンドリアマトリックス内で発生します。したがって、2つのピルビン酸分子はミトコンドリアにインポートされます。原核生物では、細胞質自体に発生します。次に、ピルビン酸は酸化的脱炭酸を受けてアセチルCoAを生成し、これがオキサロ酢酸（C4）と結合して、クエン酸（C6）を形成します。最後に、すべてのアセチルCoAは二酸化炭素、6NADH、2FADHに変換されます₂、および2ATP。

電子伝達系

細胞呼吸の3番目のステップは電子伝達系です。酸化的リン酸化は電子伝達系のメカニズムであり、ミトコンドリアのクリステの酵素がこれを支配しています。それはNADHとFADHを酸化することによって30のATPの生産を助けます₂。完全な細胞呼吸のプロセスを図1に示します。

図1：細胞呼吸

細胞呼吸が好気性プロセスである理由

酸素は、電子伝達系の最終的な電子受容体として機能します。したがって、酸素の存在下では、NADHとFADH₂ 酸化的リン酸化を受け、ATPを生成します。分子状酸素は、電子伝達系の最終段階で2つの電子を受け取り、水を生成します。細胞呼吸のプロセスは酸素を必要とするので、それは好気性プロセスです。

酸素がない場合、無機硫酸塩と硝酸塩が最終的な電子受容体として機能します。嫌気呼吸の一種です。発酵は別のタイプの嫌気性呼吸であり、ピルビン酸は酸素の非存在下で乳酸またはエタノールのいずれかに変換されます。

結論

細胞呼吸の3つのステップは、解糖、クレブス回路、および電子伝達系です。解糖中に、ブドウ糖はピルビン酸に分解します。クレブス回路の間に、アセチルCoAは完全に二酸化炭素に分解され、NADHやFADHなどの高エネルギー分子を生成します₂。このNADHとFADH₂ 電子伝達系の間にATPの生産に使用されます。分子状酸素は電子伝達系の最終的な電子受容体として機能するため、細胞呼吸は好気性プロセスです。