嫌気呼吸の3つの段階

一般的に、細胞呼吸は好気呼吸と嫌気呼吸の2種類に分けられます。私たちがよく目にする動物、植物、そして人間の体はすべて好気呼吸を行っています。酸素の関与がなければ、生物の正常な機能を確保することはできません。私たちが通常言及する発酵プロセスは、嫌気呼吸です。嫌気呼吸とは、細胞が酸素から隔離されていても正常な呼吸代謝を行うことができることを意味するため、嫌気呼吸とも呼ばれます。

基本コンテンツ

嫌気性呼吸とは、生物細胞による有機物の不完全な酸化を指します。このプロセスには酸素分子は関与せず、酸化後の不完全酸化生成物は主にアルコールです。高等植物では、嫌気呼吸は発酵と呼ばれることが多い。このプロセスには分子状酸素は関与しない。酸化後の不完全酸化生成物がアルコールである場合はアルコール発酵と呼ばれ、乳酸である場合は乳酸発酵と呼ばれる。しかし、「嫌気呼吸」という広い意味では、これら 2 つの概念は通常区別されません。

好気呼吸

最終電子受容体に応じて、嫌気呼吸は硝酸呼吸、硫酸呼吸、硫黄呼吸、炭酸呼吸、フマル酸呼吸に分けられます。最も典型的なのは硝酸塩呼吸です。

生物学的酸化またはエネルギー代謝において、発酵とは、嫌気性条件下で基質の脱酸素化によって生成された還元力[H]が、呼吸を介さずに直接内因性の酸化中間代謝物に伝達される、非効率的なエネルギー生成反応の一種を指します。微生物では、嫌気性呼吸は発酵と呼ばれることが多く、これは生きた細胞による有機物の不完全な酸化を指します。

嫌気呼吸と発酵の図

低酸素状態では、一時的に生命活動を維持するために嫌気呼吸しか行えません。嫌気呼吸は、有機物が不完全に酸化され、エネルギー生産量が少なくなるため、最終的には植物に害を及ぼします。すると、パスツール効果により、低い ATP 収量を補うために解糖の速度が加速されます。その結果、細胞にとって有毒な不完全酸化生成物が蓄積され、さらに糖分の消費が促進され、呼吸器物質を消耗するリスクも生じます。

ビートの根、ジャガイモの塊茎、トウモロコシの胚乳、ニンジンの葉を除いて、植物の嫌気呼吸の生成物は一般にアルコールです。

反応的

C6H12O6 + 酵素 → 2C3H6O3（乳酸） + 少量のエネルギー

C6H12O6 + 酵素 → 2C2H5OH（アルコール）+ 2CO2 + 少量のエネルギー

主な特徴

嫌気呼吸は細胞呼吸の一種です。

最終電子受容体のさまざまな分類方法に従って、細胞呼吸は発酵、好気呼吸、嫌気呼吸の 3 つのタイプに分けられます。酵母醸造、ホモ乳酸発酵、ヘテロ乳酸発酵はすべて、嫌気性呼吸ではなく、発酵の範疇に入ります。簡単に言えば、酸素を使わない酸化は必ずしも嫌気性呼吸ではありません。しかし、「嫌気性呼吸」という広い意味では、これら 2 つの概念は通常区別されません。