酸化的リン酸化とは？

酸化的リン酸化は、アデノシン三リン酸（ATP）の生成に使用される一連の化学反応です。 好気性呼吸の重要な部分であり、おそらく地球上で最も基本的な代謝作用です。 さまざまな種類の生物には酸化的リン酸化を組織化する多くの異なる方法がありますが、最終結果は常に同じです：シリーズの次のステップから最後のステップまでのエネルギーを使用して、リン原子をアデノシン二リン酸（ADP）に結合し、ATPに変換します。 この反応で分子に追加されるポテンシャルエネルギーは、ATPを細胞内の普遍的に有用なエネルギー源にするものです。

酸化的リン酸化の最終段階に至るまでには、一連の還元-酸化、または酸化還元反応が含まれます。 これらの反応により、1つの分子から別の分子に電子が移動し、それによって両方の電荷が変化します。 この一連の操作は、電子輸送チェーンと呼ばれます。これは、セルがエネルギーを電子の形で貯蔵から容易に使用できる場所に移動できるようにするためです。 ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD ⁺ ）は、このプロセスの終わり近くの一般的なステップです。 「+」は、電子を容易に受け入れてNADHと呼ばれる還元型になることを可能にする正電荷を表します。

NADHの電子のエネルギーは、化学浸透と呼ばれるプロセスに電力を供給するために使用されます。 化学浸透は、膜全体で水素イオン（プロトン）を移動させることにより、電子のエネルギーをポテンシャルエネルギーに集中させます。 この動きは、片側に蓄積された正電荷により、膜全体にエネルギー勾配を作成します。 このエネルギー勾配は、プロトン駆動力と呼ばれます。 この時点で、酸化的リン酸化の最終的かつ最も普遍的なステップが行われます。

ATPシンターゼは、ADPからATPへの変換を最終的に担う酵素です。 タンパク質の一部は、プロトンが駆動される膜に埋め込まれています。 ATPシンターゼは、プロトンが細胞に再入する経路を提供しますが、その際に生成されるエネルギーを利用します。 この操作は、風車が圧力の違いを利用し、水車が重力によるポテンシャルエネルギーの変化を利用する方法に似ています。 膜を横切るプロトンの動きは、酵素の形状の変化を促進するために使用されます。 このイベントが発生したときにADPの分子がすでにATPシンターゼに結合している場合、変更により追加のリン原子が追加されます。 新しく生成されたATP分子は酵素を離れることができ、細胞内の他の場所で自由にエネルギーを提供できるようになります。