2. エネルギー代謝 4,5

生命は低エントロピーを消費する

酵素作用の役割

エネルギー源は何か

膜輸送・拡散・浸透圧・能動輸送

光合成

呼吸

＜生命は低エントロピーを消費する＞
エネルギーは保存量なので消費できない。
　生命は低いエントロピー（高温でエネルギー密度が高い状態）を利用し、高いエントロピー状態に変えることで活動する。

問題１：なぜ生命はエネルギーではなく低エントロピーを消費すると考えるのか。

＜酵素作用の役割＞
Energy Barrier

    　　反応前のエネルギー　E1
　　　　　中間状態　　　　　Em
    　　反応後のエネルギー　E2

    エネルギー状態の差、E2-E1が負でも、障壁Emがあると反応は進行しない。
    中間状態のエネルギーEmを下げるために、触媒/酵素が働く。
    酵素は触媒の役割を果たすタンパク質。

＜エネルギー源は何か＞
    生体内のエネルギー源
    ATP　→　ADP＋Pi＋エネルギー
　NADH　→　NAD⁺＋H⁺＋2e^-＋エネルギー
    タンパク質のリン酸化
　エネルギーとは関係ないが、酵素活性が高まる。

＜膜輸送・拡散・浸透圧・能動輸送＞
    細胞膜を挟んだ濃度差のエネルギー
        ミトコンドリア
　水素イオン濃度差＞ATP合成のエネルギー
        神経細胞
　Na,Kイオン濃度差＞神経膜電位
        植物の根
　イオン濃度差＞水の取り込み
        逆に濃度差を作るためには、エネルギーを使った能動輸送が必要。

＜光合成＞

植物は太陽光のエネルギーを利用する。
光エネルギー＋CO₂＋水
　　　　　　　　　　　　　→　O₂＋ブドウ糖

＜呼吸＞

酸素呼吸
　　真核細胞生物は、グルコースを分解し、酸素の酸化力を使ってエネルギーを取り出す。
    　解糖系
    　　　グルコース　→　ピルビン酸＋エネルギー
   　 TCAサイクル
     　　ピルビン酸　→　CO₂＋エネルギー
    　電子伝達系
        　　　電子（NADH)　＋O₂　→　H⁺勾配のエネルギー

    ミトコンドリア内膜の電子伝達系が、酸化還元電位の上から下に電子を伝え、H⁺をくみ出す。

問題２：細胞内における呼吸とはどのような現象を意味するか。また、グルコースを使った呼吸のメカニズムは２段階からなるが、その各段階を簡単に説明せよ。

資料02

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