Transcript 講義資料

代謝経路の有機化学
細胞内で行われている反応→代謝
大きな分子を小さな分子に分解→異化作用
第一段階 消化→加水分解
脂肪のエステル結合→脂肪酸＋グリセロール
糖のグリコシド結合→単糖
タンパク質のペプチド結合→アミノ酸
第二段階 消化による分解産物をさらに分解
脂肪酸→アセチルCoA（β酸化）
糖→アセチルCoA（解糖）
アミノ酸→アセチルCoA，αーケト酸
第三段階 アセチルCoA→CO2+エネルギー（クエン酸回路）
（還元力）
第四段階 還元力＋O2→ATP+H2O（電子伝達系）
小さな分子から大きな分子を合成→同化作用
光合成→炭酸同化作用
５版 p.528 ４版 p.537
エネルギー運搬分子
O
アセチルCoA
H3C
C
S
CoA
チオールエステル
NH2
N
O
-O
P
O-
N
O
O
P
O
N
HPO42- + エネルギー
N
H+
O
OH
H
H
OH
H
OH
アデノシン二リン酸
(adenosine diphosphate, ADP)
N
O
-O
P
O-
O
O
P
O-
N
O
O
P
O
N
N
O
OH
負電荷の反発
→高エネルギーリン酸結合
NH2
H
H
OH
H
OH
アデノシン三リン酸
(adenosine triphosphate, ATP)
５版 p.529 ４版 p.539
ATPの反応
×
グルコース＋HPO42-→グルコース6-リン酸＋H2O ΔG=+13.8 kJ
エネルギー的に不利
ATP+H2O →ADP+ HPO42ΔG=-30.5 kJ
グルコース＋ATP →グルコース6-リン酸＋ ADP
ΔG=-16.7 kJ
反応推進
→ ATP のエネルギーを使って物質変換を行っている
+ ATP →
ADP + Pi
ADP + X →
→ leaving groupとして働く
X + ADP
５版 p.531４版 p.540
脂質の異化
CH2 OH
ATP
ADP
OH
HC
OH
HC
CH2 OH
OH
HC
O
CH2 O P
CH2 OH
CHO
NAD+ NADH/H+
O-
O
O-
CH2 O P
O-
グリセロール
解糖系
O-
グリセロール1-リン酸
グリセロアルデヒド3-リン酸
NH2
N
O
OH
N
N+
C
H
H
O
（還元型）
O
OH
H2C
O
P
O
O-
NH2
C
N
O
NH2
ニコチンアミド
P
O
N
N
O
OH
H
H
OH
H
OH
O
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD+）
（酸化型）生体内酸化剤
５版 p.532 ４版 p.541
β酸化経路(1)
β酸化はミトコンドリアで行われる
O
RCH2CH2CH2CH2 C OH + CoASH
脂肪酸
β
O
α
補酵素Ａ （コエンザイムA）
アシルCoA
RCH2CH2CH2CH2 C S CoA
FAD
FADH2
アシルCoAデヒドロゲナーゼ
O
RCH2CH2CH
CH C S CoA
H
H3C
N
N
O
H3C
N
N
N
H3C
N
H
O
フラビンアデニンジヌクレオチド（FAD)
O
N
H3C
H
N
H
O
FADH2
５版 p.533 ４版 p.542
β酸化経路(2)
O
RCH2CH2CH
O
CH
CH C S CoA
エノイルCoAヒドラターゼ
H2O
OH
H
H
O
O+
RCH2CH2CH CH2 C S CoA
L-3-ヒドロキシアシルCoA
デヒドロゲナーゼ
HO
O
O
CH
B: +H O
H
-
α
C
CH
C
RCH2CH2C CH2 C S CoA
β
-O
CH
NAD+
NADH/H+
O
CH
:OH2
C
β-ケトアシルCoA
N+
H
C
H
共役付加反応
N
+ BH+
C
C
H
O
NAD+
NH2
C
H
H
NH2
O
NADH/H+
５版 p.534 ４版 p.544
β酸化経路(3)
CoAS-
O
O
C
C
C
R
H
C
H
C
R
SCoA
H
β-ケトチオラーゼ
β-ケトアシルCoA
＋
C
O
C
SCoA
H
O
O
R
O-
CoAS
SCoA
-
C
C
SCoA
H
H
炭素が２個減ったアシルCoA
逆Cleisen反応
Cleisen縮合
マクマリー p.359
H+
O
H
C
C
H
SCoA
H
アセチルCoA
５版 p.536 ４版 p.545
β酸化経路(4)
O
CH3CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2 C SCoA
ミリスチルCoA
１回転目
O
O
（C14: C2n, n=7）
CH3CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CCoASH ＋ CH3 C SCoA
２回転目
O
O
CH3CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2CCoASH ＋ CH3 C SCoA
:
６回転目（n-1回転目）
O
C SCoA ＋ CH3 C SCoA アセチルCoA（計７個＝n個）
O
CH3
2n個の炭素原子をもつ脂肪酸は，n-1回のβ酸化経路を経てn個のアセチルCoAを生じる
問題17・3
a) パルミチン酸
b)
CH3(CH2)14COOH
C16
β酸化7回，アセチルCoA 8個
アラキジン酸 CH3(CH2)18COOH
C20
β酸化9回，アセチルCoA 10個
５版 p.536 ４版 p.546
解糖(1)
細胞質で行われる
O
H
嫌気条件下において行われる
O
H
C
C
H
C
OH
HO
C
H
H
C
H
C
C
H
C
OH
HO
C
H
OH
H
C
OH
H
C
ATP ADP
CH2OH
C
OH
HO
C
H
OH
H
C
OH
H
C
CH2OH
CH2OPO32-
グルコース
グルコース-6-リン酸
ヘキソキナーゼ
OH
H
C
O
HO
C
H
OH
H
C
OH
OH
H
C
OH
CH2OPO32-
CH2OPO32-
（エノール） フルクトース-6-リン酸
ホスホグルコースイソメラーゼ
ATPのエネルギーで活性化→スターター
５版 p.537 ４版 p.547
解糖(2)
CH2OH
CH2OPO32-
C
C
O
HO
C
H
O
ATP ADP
HO
C
H
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OPO32-
CH2OPO32フルクトース-6-リン酸
フルクトース-1,6-ビスリン酸
ホスホフルクトキナーゼ
５版 p.537 ４版 p.547
解糖(3)
逆アルドール反応
マクマリー
p.366
CH2OPO32CH2OPO32C
O
HO
C
H
H
C
O
H
C
OH
HO
H+
C
O-
C
H
+
トリオースリン酸 ジヒドロキシアセトン
イソメラーゼ
リン酸
:B
H
CH2OPO32-
アルドラーゼ H
C
H2C
O
OH
O
C
CH2OPO32-
H
フルクトース-1,6-ビスリン酸
C
OH
CH2OPO32-
グリセロアルデヒド 3-リン酸
２分子生成
５版 p.540 ４版 p.547
解糖(4)
酸化のエネルギーによりリン酸化
（基質レベルのリン酸化）
H
O
NAD+ , Pi NADH/H+
C
H
C
H
グリセロアルデヒド 3-リン酸
デヒドロゲナーゼ
グリセロアルデヒド 3-リン酸
ATP
C
OH
1,3-ビスホスホグリセリン酸
O-
O
C
H
C
OPO32-
CH2OPO32-
O-
O
ホスホグリセリン酸
キナーゼ
C
OH
CH2OPO32-
ADP
O
C
OH
CH2OPO32-
H
C
OPO32-
ホスホグリセロムターゼ
3-ホスホグリセリン酸
CH2OH
2-ホスホグリセリン酸
５版 p.540 ４版 p.550
解糖(5)
H
H
C
HO
O
C
p.232） H
O
C
C
E2反応
-
O
C
H
（マクマリー
OPO32-
H
+ H2O
OPO32-
:B
2-ホスホグリセリン酸
O
C
エノラーゼ
-
ホスホエノールピルビン酸
ADP
ATP
ピルビン酸キナーゼ
H
O
C
C
H
H
C
O-
O
ピルビン酸
５版 p.541 ４版 p.550
解糖(6)
O
C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 Pi + 2 ADP → 2 H3C C
グルコース
O
C O-+ 2 NADH + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+
ピルビン酸
2 ATP 使用
2×2 ATP合成 → 差し引き2 ATP が生じる
↑
ピルビン酸はC3なので，グルコース１分子あたりでは２分子合成される
O
H3C C
O
NAD+
NADH/H+
C O-
ピルビン酸
ミトコンドリアに移行
O
H3C C SCoA + CO2
HSCoA
酸化的脱炭酸
アセチルCoA
クエン酸回路へ
（酸素呼吸）
５版 p.541 ４版 p.550-1
解糖(7)
（嫌気条件下）
O
H3C C
O
C O-
ピルビン酸
（酵母→アルコール発酵）
（筋肉）
（乳酸菌→乳酸発酵）
NADH/H+
NAD+
O
アセトアルデヒド
H3C C H
NADH/H+
NAD+
エタノール
H2
H3C C OH
OH O
H3C CH C O乳酸
筋肉痛の原因
嫌気条件下ではNADのリサイクル必要→ピルビン酸を還元
→電子受容体として利用