読者投稿：光合成の仕組み７ ATP合成

目次　国際的な小咄

5153 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:47:59 ID:KxJ1YKQo

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　 : : : : : : : : )､＿＿＿＿＿,(: : : : : :_,.　´
　　 　 　 　 ￣￣￣´　　　　　　　　　 ｀￣￣

.

5154 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:48:44 ID:KxJ1YKQo

),　　　　　　　 ,　　 -――-　､ ＿
∧　　　　　／　　　　,　 -―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:::;;:

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5155 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:49:28 ID:KxJ1YKQo

　　　　　　　　　　　　　　　　_,.　 -――-　 ..,,_ ,　-―::::...
　　　　　　　 　 　 　 ,　　 ´　　　　　　　　　　　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'´　　　　　　　　／-‐''"´

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5156 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:50:06 ID:KxJ1YKQo

　 |　　_,.　 -―-　 .
　 |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　　 　 　 ／

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5157 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:50:49 ID:KxJ1YKQo

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　 ＿＿＿
　　　　　　　　 　 　 　 　 　 　 .　　　 ´￣￣｀　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.. ＿＿＿＿__／ 　 . .:: .: : : ::

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5158 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:51:37 ID:KxJ1YKQo

　　　　　　　　　　　　, -‐- ､
　　　　　　　　　　, -｛:.:.:.:.:.:.:}- 、
　　　　　　　　 ／',　' ｀¨ ¨´ '　,'＼　　　　　　　　　　　　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～～～

5159 ： 尋常な名無しさん ： 2021/03/20(土) 19:53:44 ID:0xJ1yY.A

乙
機械めいたATP合成酵素の構造すき

5160 ： ミジュニキ ◆XksB4AwhxU ： 2021/03/20(土) 19:56:54 ID:KxJ1YKQo

>>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。