So-net無料ブログ作成

癌細胞の特徴 Vol.001 [癌を知る]


noteandpen
 ~ ブドウ糖を絶てば、がん細胞は死滅する! ~

● 癌細胞の特徴 Vol.001

 ◆ 正常細胞は酸素があれば、酸素を使ってエネルギーを生成する

 酸素を使ってATPを産生する代謝系を「好気呼吸」と言い、逆に、酸素を使わずにATPを産生する代謝系を「嫌気呼吸」と言います。

 アルコール発酵や乳酸発酵など、発酵過程の代謝は嫌気呼吸になりますが、この嫌気呼吸(発酵)は、好気呼吸に比べてATPの産生効率が極めて悪く、その産生量には格段の差があります。

 そのため、動物の細胞は、基本的には酸素を使い、ミトコンドリアブドウ糖脂肪酸を水と二酸化炭素に完全に分解(酸化)することで、効率良くエネルギーのATPを生成しています。

 しかし、酸素の供給が間に合わないときは、嫌気性解糖系でATPを作らざるを得ません。

 例えば、全力で100メートルを走るときのように、筋肉が短時間で大量のエネルギーを必要とするときは、筋肉細胞は、嫌気的なブドウ糖の分解によってATPを作り、このとき乳酸が大量に作られます。この反応は、乳酸菌の乳酸発酵と全く同じです。

 一方、酸素の供給が十分にある有酸素運動を行う際などは、筋肉細胞は、酸素を使ってミトコンドリアブドウ糖を酸化して、ATPを産生します。

 このように、通常の細胞では、酸素があればTCA回路酸化的リン酸化ATPを産生するようになっているのです。











nice!(0)  コメント(0)  トラックバック(0) 
共通テーマ:健康

細胞とエネルギー Vol.008 [癌を知る]


noteandpen
 ~ ブドウ糖を絶てば、がん細胞は死滅する! ~

● 細胞とエネルギー Vol.008

 ◆ 嫌気性解糖系は発酵と同じ

 一方、動物細胞の場合、酸素の供給が十分でなければ細胞質において乳酸脱水素酵素の作用でピルビン酸乳酸に変換されます。

 この生化学反応は「嫌気性解糖系(anaerobic glycolysis)」と呼ばれ、細胞が無酸素状態でブドウ糖からATPを作る反応のことです。

 そしてこれは、乳酸菌が糖質を発酵させて乳酸を作るときの化学反応(乳酸発酵)と全く同じです。

 つまり、運動をして筋肉細胞に乳酸が溜まるのは、酸素の供給が不足して嫌気性解糖が進むからなのです。

 酸素が十分にある状態では、ミトコンドリア内で効率的なエネルギー産生が行われる為、1分子のブドウ糖からは32分子のATP(※)が作られます。

(※)酸化的リン酸化で生成するATPの量は、1分子のブドウ糖あたり30~38分子
   など、複数の説があり確定していませんが、ここでは米国の生物学の教科書である
   『Life:the Science of Biology』の記述に準拠して、32分子にしています。

 ところが、嫌気性解糖系に行った場合は、1分子のブドウ糖からは、2分子のATPしか作られません。

 動物細胞は、ブドウ糖ピルビン酸まで分解した後、酸素があれば、TCA回路電子伝達系による酸化的リン酸化によって、ATPを生成しますが、酸素がない場合は、ピルビン酸から更にアルコール(酵母)や 乳酸(筋肉や乳酸菌)に分解します。

 このように、無酸素状態のとき、ピルビン酸で止まらずに乳酸やエタノールに変換される理由は、

 ・解糖系で還元された NADH
  (還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)を
 ・酸化型の NAD+ に、

戻すためです。

 詳しく言うと、NAD+(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)は、酸化還元反応における電子伝達体として機能しており、酸化型(NAD+)と還元型(NADH+H+)の2種類の形で存在しますが、NAD+は、解糖系の反応に必要で、NAD+が枯渇すると解糖系が進行しなくなるため、解糖系で還元型になった NADH+H+ を NAD+ に戻す目的で、乳酸(乳酸発酵)やエタノール(アルコール発酵)が作られるのです。(図10)

fig10


 この様に、細胞は発酵を通じて NAD+ を補充することにより、更に、多くのブドウ糖を解糖系で代謝できるようになります。

 なお、乳酸は、血液で肝臓に運ばれ、乳酸脱水素酵素によって、ピルビン酸に変換され、ブドウ糖に再生されます。

 この過程を「糖新生」と言います。

 この糖新生で再生されたブドウ糖は、血中に放出されて、筋肉でエネルギー源として再利用されます。











nice!(1)  コメント(0)  トラックバック(0) 
共通テーマ:健康

細胞とエネルギー Vol.007 [癌を知る]


noteandpen
 ~ ブドウ糖を絶てば、がん細胞は死滅する! ~

● 細胞とエネルギー Vol.007

 ◆ 酸素がなければ、酵母は発酵でATPを産生する

 日本酒やビールやワイン等と言ったアルコールを醸造するためには、酵母が必要です。

 酵母は、酸素がない条件では糖を分解してエタノールと二酸化炭素を作る「アルコール発酵」という代謝系でエネルギーを産生しています。

 発酵というのは、酵母乳酸菌などが、酸素のない嫌気的条件でエネルギー(ATP)を産生するための反応系であって、ブドウ糖ショ糖等の有機化合物を酸化してアルコールや有機酸(乳酸等)、あるいは、二酸化炭素等を生成します。

 ちなみに、アルコール発酵では、1分子のブドウ糖(C6H12O6) から2分子のエタノール(C2H5OH)と、2分子の二酸化炭素(CO2) が生成されます。

 私たちは、アルコール飲料や様々な発酵食品(納豆、味噌、ヨーグルト、チーズ、キムチ、漬け物など)を飲んだり食べたりしていますが、これらは酵母乳酸菌が酸素のない条件下で生きていく為におこなっている発酵の副産物に過ぎません。

 実際、酵母に酸素を与えると、発酵を行わない為アルコールは生まれません。酸素がある好気的な条件で酵母ブドウ糖を与えると、水と二酸化炭素に分解してしまうのです。

 何故なら、その方が多くのATPを産生することができ、増殖に有利になるからです。











nice!(1)  コメント(0)  トラックバック(0) 
共通テーマ:健康

細胞とエネルギー Vol.006 [癌を知る]


noteandpen
 ~ ブドウ糖を絶てば、がん細胞は死滅する! ~

● 細胞とエネルギー Vol.006

 ◆ 酸素があると、
   ピルビン酸がミトコンドリアに入ってATPが生成される


 酸素の供給がある状態では、ピルビン酸は、ミトコンドリア内に取り込まれ、ピルビン酸脱水素酵素複合体の作用で、

 ・二酸化炭素(CO2)が除去されてアセチル基になり、
 ・このアセチル基にコエンザイムA(CoA)が結合して、
 ・アセチルCoA に変換され、
 ・トリカルボン酸回路(tricarboxylic acid cycle)
  (TCA回路/クエン酸回路/クレブス回路)と、
 ・電子伝達系によって更にATPの産生が行われます。(図9)

fig09


 CoA は「補酵素A」とも呼ばれる。生物にとって極めて重要な補酵素であり、様々な化合物を結合することによって、糖質脂質アミノ酸などの代謝反応に関わります。

 また、TCA回路は好気性代謝という酸素を使う代謝の中で最も重要な反応で、ミトコンドリアのマトリックス(内膜に囲まれた内側)で行われます。

 このTCA回路では、ブドウ糖からの分解産物であるアセチルCoA が段階的に代謝され、エネルギーのもとになる電子(NADH と FADH2)が発生します。

 TCA回路では、ATPは、1分子も生成されませんが、ここで生成された

 ・ NADH (還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)や
 ・ FADH2(還元型フラビンアデニンジヌクレオチド)が、

ミトコンドリア内膜に埋め込まれた酵素複合体に電子を渡し、この電子は最終的に酸素に渡され、まわりにある水素イオンと結合して水を生成します。

 この様にして、TCA回路で産生された NADH や FADH2の持っている高エネルギー電子をATPに変換する一連の過程を「酸化的リン酸化」と呼び、ミトコンドリア内膜の蛋白質や補酵素間で電子のやり取りを行うシステムを「電子伝達系」と呼ぶのです。

 酸素が存在する状況下に於いては、電子伝達体(NADH と FADH2)の再酸化によって大量のATPが合成され、こうして作られたATPは、ミトコンドリアから細胞質へ出て行き、そこで細胞の活動に使われる。











nice!(0)  コメント(0)  トラックバック(0) 
共通テーマ:健康

細胞とエネルギー Vol.005 [癌を知る]


noteandpen
 ~ ブドウ糖を絶てば、がん細胞は死滅する! ~

● 細胞とエネルギー Vol.005

 ◆ ブドウ糖がピルビン酸になる反応「解糖」

 ヒトの血液100ml中には、およそ、80~100mg のブドウ糖が存在します。

 ブドウ糖は、血液中から細胞に取り込まれ、

 ① 解糖(glycolysis)
 ② TCA回路(クエン酸回路、又は、クレブス回路とも呼ぶ)
 ③「電子伝達系」における「酸化的リン酸化」を経て、
   二酸化炭素と水に分解され、
 ④ エネルギー(ATP)が取り出されます。(図7)

 このうち①項の「解糖」では、酸素を使わずにブドウ糖に保存されているエネルギーの中から、少量が使用可能なATPとして取り出され、TCA回路と酸化的リン酸化は、「ミトコンドリア」内で酸素を使って行われます。

 更に詳しく言うと「解糖」とは、

 ・炭素数6個のグルコース(ブドウ糖:C6H12O6)1分子が、
 ・数段階の酵素反応を経て、
  炭素数3個の「ピルビン酸(C3H4O3)」2分子に、
 ・分解される過程のことであり、

2分子のATPが生成されます。(図8)

fig07_8


 なお、「解糖」の経路は、1920~30年代にドイツの生化学者

 ・エムデン(Gustav Embden:1874-1933)と
 ・マイヤーホフ(Otto Meyerhof:1884-1951)を

中心として解明されました。

 その為、この2人の名前を取って「エムデン・マイヤーホフ経路」とも呼ばれます。











nice!(0)  コメント(0)  トラックバック(0) 
共通テーマ:健康

この広告は前回の更新から一定期間経過したブログに表示されています。更新すると自動で解除されます。