代謝とは何か？ ATPとは？
人間を含め、多くの生物は酸素を吸って二酸化炭素を吐く。
また、植物は光合成により、酸素を吐き出す。
一般的にはこのように簡単に理解されているけれど、実はこれらは生物が行う代謝の一つ。
今回は、生物の代謝のお話。
目次
代謝とは何か
代謝とは、生物の体内で起こる化学反応全般を指す。
もっとしっかり言うと、生物は細胞の中で化学反応を起こし、それによってエネルギーを作り出したりしている。
生物は生きるためにエネルギーが必要である。
動き回るにも、体温を維持するためにも、とにかくエネルギーが必要である。
代謝とは、生物が生きていくために必要なエネルギーを作ることでもあるのだ。
同化と異化
代謝には、大きく分けて同化と異化の2つがある。
同化
同化とは、単純なものを合成して複雑なものを作り出す一連の過程である。
つまり、無機物から有機物を作り出す一連の過程である。
同化の好例は植物が行う光合成である。
植物は無機物である水と二酸化炭素を材料に、日光などの光エネルギーを利用して有機物である炭水化物を作り出す。
異化
異化とは、複雑なものを分解してエネルギーを得る一連の過程である。
つまり同化とは逆である。
異化の好例は生物が行う呼吸である。
例えば動物は食事をし、食べたもの(タンパク質などの有機物)を分解して、エネルギーを得る。
↓異化(呼吸)については以下の記事で詳しく解説しているので暇な方は見てね。
代謝とATP
代謝は生物の体内で起こる化学反応であるが、化学反応は放置していては起こらず、反応を起こすために別にエネルギーが必要である。
そのために生物は食事をしたり、日光などを取り込んだりして、まず外部から代謝のためのエネルギーを得ようとする。
だが、代謝に利用するための光エネルギーなどは、取りこんだところでそのまま直接には使うことができない。
そのため、体内ではATPという物質を介してエネルギーが使われる。
まず、細胞内にはADPという物質がある。
このADPに、光エネルギーなどのエネルギーが取り込まれると、ADPはATPという物質に変化する。
つまり、ATPはエネルギーをたっぷり蓄えた、電池のようなものである。
このATPのに蓄えられたエネルギーを使い切ると、ATPはADPになる。
ADPは空っぽの状態っていうイメージだね。
同化のプロセス
細胞内に光などのエネルギーが取り込まれると、そのエネルギーはADPの中に閉じ込められ、ADPはエネルギーを蓄えたATPになる。
そして無機物から有機物が合成されるとき、ATPが運ばれてきて、中に蓄えていたエネルギーを放出する。
このエネルギーが無機物から有機物を合成するための原動力になる。
エネルギーを放出し切ったATPは再びADPになる。
異化のプロセス
異化では、同化の逆のことが行われる。
摂取するなどした有機物から出てくるエネルギーはまずATPにストックされ、運動をするときなどに応じてATPが使われる。
ATPとADPの構造
ADPに光エネルギーなどのエネルギーが蓄えられることでATPになる。
では、その蓄えられたエネルギーは一体ATPのどの部分にあるのだろうか。
ATPとADPの構造を見ていこう。
まず、ATPとは"アデノシン三リン酸"という物質の略である。
Aはアデノシン、Tは英語のTriple(トリプル)、Pはリンである。
もともとアデノシンとは糖と塩基が結合したものであり、そのアデノシンに3つのリン酸がさらに結合したものがアデノシン三リン酸である。
ATPの由来はA(アデノシン)にT(3つ＝トリプル)のP(リン酸)が結合してるっていう意味なんだね！
また、ATPは2番目と3番目のリン酸が強いエネルギーで結合している。
実は、摂取したりしたエネルギーは、この結合部分に蓄えられている。
ここの結合を切り離すことで、エネルギーを使うことができる。
そして、結合を切り離してエネルギーが使われると、ATPはADPとなる。
ちなみにADPのDは英語のDouble(ダブル)。
リン酸が2つ結合しているからダブルなのだ。
まとめ
- 代謝とは、生物が生きるために体内で起こす様々な化学反応である
- 同化は無機物から有機物を合成する一連の過程である
- 異化は有機物を分解してエネルギーを得る一連の過程である
- 生物は摂取した有機物に含まれるエネルギーや、吸収した光エネルギーなどをそのまま利用しているわけではない
- 体内に取り込んだエネルギーはATPという物質を介して利用される
