TCAサイクルについて |
(1) 出発物質(化合物)と最終産物は何ですか?
クエン酸サイクルは山手線と同じで巡回経路ですから,最初も最後もないようなものですが,このサイクルに入ってくるアセチルCoAを出発物質.このサイクルから出ていく2CO2を最終産物と考えるべき.ただし,こうすると,両方ともこのサイクルの中間体ではありません.
(2) 炭素の流れは?
サイクルに入ってくるアセチルCoAの炭素原子は,直接はCO2になりません.アセチルCoAとサイクルのオキサロ酢酸の反応でクエン酸が生じ,これがイソクエン酸に変わった後,酸化的脱炭酸によりCO2+2-オキソグルタル酸になりますが,このとき発生するCO2はもともとアセチルCoAの炭素ではなくてオキサロ酢酸の分子から来ます.次の反応2-オキソグルタル酸の分解でCO2+スクシニルCoAのときできるCO2も,もとはといえばオキサロ酢酸の炭素原子です.アセチルCoAの炭素原子がCO2として放出されるのは,サイクルの2回り目以降です.
(3) 本サイクルでATPになりうる唯一の生成物質は何?
スクシニルCoAが次の反応でコハク酸になる反応でGDPをGTPにします.GTPはエネルギー的にATPと同格です.だから厳密には《ATPまたはエネルギー的にATPに相当する化合物をつくれる唯一の生成物質は何か》と問うべきでした.ただし,これは動物細胞の話で,問題作者が植物や細菌のクエン酸サイクルのつもりだったといえば,正しい設問ということになります.
(4) 脱水反応は何箇所?
クエン酸をイソクエン酸に変える反応はアコニターゼという酵素分子に結合したままで一旦脱水し,すぐに水和します.この反応では,脱水されて出来るはずのcis-アコニット酸がほとんど酵素から遊離しないので,この反応を脱水反応とは数えません.しかし,昔の本で勉強した先生方は,クエン酸の脱水でcis-アコニット酸を生じ,次に水和してイソクエン酸を生じる,と覚えています.ですから,この反応を脱水反応だと解答してあげればよいでしょう.
(5) 本サイクルでグルコース1つからATPは何個できる?
クエン酸サイクル1回りで,3NAD+から3NADH,1FADから1FADH2を生じます.できたNADHが,ミトコンドリアの電子伝達系でO2により酸化されてNAD+になるとき3ATPの生産と共役し,FADH2が同じくO2により酸化されてFADになるとき2ATPの生産と共役します.従って,酸化的リン酸化により生産されるATPは3×3+1×2=11分子.これに,先に述べたGTPがATPと同格なので,これをATP生産量に数えて11+1=12分子.これがクエン酸サイクル1回りで生産されるATPの分子数です.ただし,実際の細胞の中で,この解答通りの効率でATPが生産されているかといえば,本当のところはもっと効率が低いようです.でもそんなことは試験だったら無視してよいでしょう
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