クエン酸サイクルとは何ですか？

クエン酸サイクルは、細胞呼吸中に発生する一連の化学反応であり、生物の細胞がエネルギーを生成するプロセスです。 また、クレブス回路またはトリカルボン酸回路とも呼ばれます。 サイクルでは、一連のエネルギー生成化学反応は、さまざまな酵素によって触媒されるか、加速されます。 通常、生徒は最初に高校の高度な生物学の授業または大学の入門的な生物学の授業でクエン酸回路を研究します。 その後、本質的に化学プロセスであるため、生化学クラスでより詳細にアプローチされます。

サイクルには多くの異なる複雑な化学反応があり、そのほとんどは炭素、酸素、水素で構成される分子に関係しています。 サイクルには約10のステップがあり、各ステップは異なる酵素によって触媒されます。 クエン酸サイクルの直前に、 解糖と呼ばれるプロセスが、細胞呼吸プロセスが進むにつれてさらに使用可能なエネルギーに分解されるエネルギー含有分子であるピルビン酸塩を生成します。 クエン酸サイクルは、ピルビン酸分子をNADH（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）およびATP（アデノシン三リン酸）分子に分解します。どちらの分子も、身体がすばやくアクセスできる大量のエネルギーを含んでいます。 細胞呼吸中に生成されるエネルギー分子のほとんどは、一連の代謝プロセスを通じて、グルコース（糖）分子に由来します。

細胞呼吸は通常、酸素を使用することを意味する好気性プロセスです。 酸素が存在する場合、グリコーシスによって生成されたピルビン酸は、クエン酸サイクルに通常どおり進行し、NADHとATP（アデノシン三リン酸）に分解されます。 ただし、酸素が存在しない場合、ピルビン酸は発酵と呼ばれるプロセスを開始します。 発酵は酸素を使用しないため、嫌気性プロセスです。 発酵は、クエン酸サイクルよりもはるかに効率の悪いエネルギー生産プロセスです。 生物を長期間維持するのに十分なエネルギーを生成しません。

最も複雑な多細胞生物では、クエン酸回路がミトコンドリア内で発生します。ミトコンドリアは、細胞内に存在するエネルギーを生成する細胞小器官です。 ミトコンドリアはATPの主要な生産者であり、細胞は非常に効率的にエネルギーに利用できます。 細胞呼吸の一部のプロセスはミトコンドリアの外側で発生し、他のプロセスは分子がミトコンドリアの膜を通過して輸送されるときに発生します。 クエン酸回路はミトコンドリアのマトリックスで発生します。これは、サイクルと細胞呼吸の残りに関与する多くの化学反応を触媒する多くの異なる酵素を含んでいます。