Author:やる夫達のいる日常
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光合成の仕組み7 ATP合成
_,. -――‐- ..,_
, -‐ァ'´ `'t‐- 、
/: : ::ノ ヽ: : : ', まずATPとは何かという話の前に、
{: / \: }
/´ `', ADP(アデノシン二リン酸)は何かという話をするんだが、ざっくり言うと、
,' ,. :"´ ̄`': .、 ,
i ヽ _,ノ {: : : : : : : : :} ヽ _.ノ i
: _ 丶 :___: ノ : リン酸2つとリボース(五炭糖)とアデニン(DNAの塩基の1つ)が合成されたものだ。
', ・ ・ 〈 \_ ・ ・ ,'
ヽ ・ ヽ _|_〕二エニ=--‐く ・ /
>、 , -- 、 , -- 、 \r‐く ここに、もう一つのリン酸をくっつけたのがATP(アデノシン三リン酸)だな。
{ `" ヽ._/ 'ー.ノ ',
/´ ̄`丶 -―…―- 、/´ }
{ ', ィ'" ̄`',:、 \ / リン酸とリン酸の間には、高エネルギーリン酸化結合があって、
, . : : ̄`丶ァー---‐く { } > ヽ'
\: : : : : : { `L ___」´ } 結合が失われるとき、莫大なエネルギーが発せられるんだ。
>- 、::| | _ _
x'´\: : :`: . 、 , ´: :/: ノ: >
く: :丶: : : : : : : :\ / : : : : : : :/ ではなぜエネルギーが発生するのかというと、ATPが不安定な物質だからなんだ。
丶 : : : : : : : : )、_____,(: : : : : :_,. ´
 ̄ ̄ ̄´ ` ̄ ̄
.
), , -――- 、 _
∧ / , -―ー_}//ハ ではこれから例え話をしよう。
∧ _ _ { ー--‐'_, '" ̄ `ヾ} /:::::::
. |::::::::::///厂 ̄ \ -―=' ::::::::::::
. |: :::::::{ // , -―- 、 _,ノ 丶 ::::::::::::::::::: イオン化傾向の高いアルミニウムと、低い金。
. |: ::::::::V {: : : : : : : :} , | ::::::::::::::/
. |::::::::::::{ ー-=' 丶----‐'´ ' ,./ -‐ ニ´ どっちが単体を取り出すことが簡単だろうか?
. |::::::::::八 , ' r v--‐'マ} /::_..
. |::::::::::::: :\ ' \ _ ノ -‐'´ } 'ー、
. | --= ,≦::. ー- '´ ̄` ー-' _,.ノ r- ' 答えは金で、鉄よりもエネルギーを必要とせず、取り出せる。
, | (( _  ̄ -- ,二二 -‐く 丶、
/ | 、_-ァー-----‐' .: '" :.゙'. ',: ...: _
/// .: :;' 〈 :. : ,.:' >.:::::::::::; 一方、アルミニウムは近代的な発電施設や氷晶石の発見を経ずしては
/ r:: :._,. .:::! ,.::::::... ` .:_ ,,....: ,::::::::::/
` :::::::.、 i::::::::::::. .:::::::/ 取り出すことは極めて難しかっただろう。
` 丶 :::::::::. _,,.. '`"´
丶:::;;:
.
_,. -――- ..,,_ , -―::::...
, ´ ヽ:::::::::::::::::', これを抽象的に表現すると、
_./ \::::::::::::|
,....:::::::::::/ 丶 :::::l 安定的な物質(酸化アルミニウム)から不安定な物質(アルミニウム)に
{:::::::::::::/ `¨ヽ
|::::::::::/ ', 変化させるときにはエネルギーが必要ってことだ。
ヽ :::/ ',
)' , -―‐- 、 __, !
, 〃: : : : : : : : ヽ r‐ ´ ノ | 逆に、アルミニウムと金、どちらがエネルギーを取り出しやすいかというと、
| li: : : : : : : : : : :} 丶--‐ ' . '
', r-― フ ゝ: : : : : : : / . / テルミッド反応を行えるアルミニウムの方が圧倒的なんだ。
', 丶--‐ '´ ` ¨¨¨ ´ . /
' . . (⌒ , -‐-、/
\ . ゝ /⌒ \' ヽ これまた抽象的に言うと、
丶 . /⌒\ (__,ノ/ ノ
{ { ヽ ___ 」 __ / 不安定な物質は切っ掛けがあれば、エネルギーを捨て安定になろうとするってことだな。
', r ''"´ `ヽ \
/` ー, \ ', ヽ /⌒丶
/ / , -―- 、 丶. } ', /:::::::::::::::::::::丶
/ | / l / \ 丶 __,ノ } /::::::::::::::::::::::::::::::::::)
/ ', / | | \ ;:::::::::::::::::::::::::::::::::::; '
丶------―ヘ{ | | } /:::::::::::::::::::::::; '´
八\ヽ ヽ / /:::::::::::_, '´
\`て う'´ /-‐''"´
.
| _,. -―- .
|ァ'´ `丶 この不安定と安定の間の関係を利用したのがATPで、
| \
| ,ィ=、 ヽ _ ATPはストロマのとある反応にて、エネルギーを出してADPとなり、
|':::しリ ヽ:\
|、_,ノ /´ ̄ `丶 ィ=、 '::::/ チラコイド膜でエネルギーを受け取ってATPに戻るんだ。
| , { } l:::しハ ::/
| 丶 _ ノ ゝ _ノ |
|_ n , , , このときに、ADPをATPに変換するのがATP合成酵素で、
| `丶. U , /
| \ , -‐- 、 / 文字通り、水車のような形をしていて、
|:. ヽ )-‐-、./
|∧ } ) 水車のように回る、面白いタンパク質なんだ。(モータータンパク質)
|-、 \__,ノ /
.
___
. ´ ̄ ̄` く//////∧ |
. : ´ 丶/////l | H+濃度の高いチラコイド内腔とH+濃度の低いストロマ間では
. : ` '</| │
/ \| H+がストロマ側へと流れ出るので、
__ / |
/////| ,.==、 | ATP合成酵素が間に立つと水車部分がH+に押されて回ることになる。
〈////// 八__人 |
∨/// |////ハ l
∨/ ,==、 -‐‐- 、 ∨///ノ l ATP合成酵素の水車部分が回ると、それだけ熱エネルギーが発生して、
| 八__人 / ..: : : : : : :. ヽ `¨´ .l
l |////ハ l : : : : : : : : : :ノ :l それを利用して、サブユニットβにてADPがATPと変換されるんだ。
:. ∨///ノ ヽ.: : : : : : ;/ :l
:. `¨´ . `¨¨¨´ ,:l
ヽ . / ` v、 /:; .: ttps://www.jst.go.jp/pr/announce/19991126/index2.html
\ . /v ノ /.:,' . ::
>‐: 、 __ ` ー--‐ ´ _,/: ;' .: :: の図が一番分かりやすいと思うので、参考にしてみてくれ。
| : : : .丶/ . : : : >ー--‐. . : : : : :,' ..: ::
'; : : : : : : : : : : : _;_;_;_;_;_:_: : : : : : ;′ . .: ::
\: : : : : : :/ `丶;_/ . .: ::: 詳しい分子構造の話になると、大学院レベル待ったなしなので、
` T: : / / . .: : ::
|: : l / . .:: .: :: 無学な俺に「なぜADPをATPに熱で変換できるのかは聞かないでくれ。(嘆願)」
|: : :ヽ.. ______/ . .:: .: : : ::
.
, -‐- 、
, -{:.:.:.:.:.:.:}- 、
/', ' `¨ ¨´ ' ,'\ 因みに、この高エネルギーリン酸化結合による、
V )⌒( V
{ } エネルギーに関わる反応を
ハ /
\ / ミトコンドリアなどの代謝と区別して「光リン酸化」と呼ぶ。
/⌒l⌒\_/⌒l⌒ヽ
┴/ /l ⌒ l\ \ ┴
/ / \ 〉 〈/ ヽ \ 次回はチラコイドの総まとめをしようと思う。
丶-- | く __ 〉 | -- '
| |
~~~おわり~~~
乙
機械めいたATP合成酵素の構造すき
>>5159
しかも分からないことだらけで、論文の材料には困らない優れもの。
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