biochem 130409 最近の更新履歴 Dr Hishiki's classroom (日紫喜研究室)

全文

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1

第 回 生体内 エ 産生

日紫喜 光良

基礎生化学 2013.4.9

(2)

暮 中 生化学 関連 象

発酵

発酵食品 製造

酒造

代謝

栄養

栄養素

代謝異常

糖尿病

肥満

(3)

3

健康 い 疑問 生化学 関連

飲料 科学的

ば太

(4)

教科書

• Champe PC, Harvey RA, Ferrier DR.

Lippincott's Illustrated Reviews

Biochemistry 4th Edition (2008), Lippincott

Williams & Wilkins/Wolters Kluwer Health,

USA

生化

学 原書第 52011) 丸善

生化学

原書第 版 2008) 丸善 可

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5

注意 項

関連 要約 概念図

い い 概念 い う 文 何回 読

学習問題 解い

(6)

今日

生体内 産生

生体内 産生 概略

ATP NADH

構造 膜輸送

(7)

7

エ 産生

物理学的定義:仕 能力

電気 化学 力学的 運動 etc

炭素 水素 酸素 化合物 酸素

酸化炭素 水 エ

火力発電:燃焼 急激 酸化 高温 発生

高温高圧 高温 高温高

圧 水蒸気 作 ン 回 電気 作

生体:食物 化合物 化学エ

化学

化学 共役 化学物質 高エ

化学結合 移

必要 出せ

(8)

化学 応

原子間 結合 変化

H H

H H O O H

O H

H O H

水素 酸素

結合 生成

必要

(9)

9

原子 う 結合 安定化

1 H

1s

8 O

2s

2p

8 O

2s

2p

1 H

1s

H 2

σ

2p

*

σ π

2p2p

π

2p

*

O 2

原子軌

子軌

σ

1s

σ

1s

*

エ 準 下

(10)

原子間 結合 変化 時

原子 原子 電子

電子 原子間 結合 原子間

合 移動

放出

原子間 結合 結合 原子や

結合 種類 う

(11)

11

生体内 電子 何 乗 移動

例:

付加 応

水酸基

水化物 生成 , etc

O

δ+

C

Nu ( 電子 供与 )

O

-

C Nu

δ-

RO

-

生成

電子 相対的 少 い

電子 ひ

け 原子

Nu = H

-

H

-

:

水素原子 電子 個余

引 け

相手 個 電子 与え 水素 ン 水素 原子

= , H+) 電子運搬物質 結合

R-OH

R=O

(12)

生体内 エ 産生 概要

大栄養素:炭水化物 脂質

脂質や 窒素 化合物炭素 酸素 水素 化合物

炭素 酸素 水素 化合物酸化炭素 放出 電子運搬

物質 余 電子 持 水素原子 ン 与え

代謝 (metabolism)

電子運搬物質 酸素 生成

水素 濃度差 水素 利用

高エ ン酸結合 化合物 (ATP =高エ

代謝:炭素 余 原子

捨 応

(13)

13

代謝 酸化的 ン酸化

生化学 図 .

炭水化物 脂肪酸 酸

酸化

還元

電子運搬物質

還元 電子

運搬物質 +H

+

酸素

H

2

O

還元 電子

運搬物質

電子運搬物質

酸化

電子

ADP+Pi

ATP

H

+

(14)

真 生物 酸化的 ン酸化 ン

内部 わ

内膜 多 小 ン 小 子

大 子 対 非透過的

電子伝 系 ATP

TCA回路 酵素

脂肪酸酸化 酵素

生化学 図

(15)

15

酸化的 ン酸化 え

H 濃度勾配 AT 生成 駆動力

H 濃度勾配

燃料電池

ンプ 回 H 出 い

+

流 起電力

そ 電力

ATP 合成

AT 使

化学 応

汲 出

ン 酸素

応 狭

い空間

(16)

参考:燃料電池

燃料電池 補充可能 負極活物質 通常 水素 正極活物

質 空気中 酸素等 常温 高温環境 供給 応 せ

的 電力 出 発電装置 あ

燃料電池 方式 水素や水素原料 化石燃料等 利用 検討

い 直接水素 用い 場合 化石燃料 改質

出 水素 利用

水素 せ電気 仕組 電気

2H

2

+ O

2

→ 2H

2

O 場合 多い 応時 熱 伴う け

発電効率 高い ほ 応 高温 必要 傾向 あ

1,000 ℃近 環境 必要 方式 物質

水 あ 生成 高熱環境下 あ 実際 排出

水蒸気 温水 あ

研究開発 電気化学 電解質 種類

方式 け

(17)

17

生体内 ン供与体

• NADH ( 還元型

• NADPH ( 還元型

ン酸

実験室 NaBH

4

用い

水溶液 強い塩基性 示

酸性 解 水素

発生

(18)

A ⇔ NADH

プ ン 電子 個

A H

電子供与時

応 向 NADH 酸化

NAD+ 還元 プ ン:水素原子

電子運搬物質

物質 電子

電子 奪う 応 向

(19)

19

電子伝 系

ン 内膜

NADH, FADH2

酸素

水 NAD+, FAD

電子 流

エ 放出

複合体 IIV: 水素 酸素 応 せ エ 発生

複合体 V: ATP 合成

図 .

図 生化学

(20)

プ ン (H

+ ) ンプ ATP 合成

内膜 外膜 間

膜間空間 内膜

外膜

(21)

21

ン 膜 物質

対 非透過的

細胞質

外膜

NADH 内膜

CoA

代謝 解糖系

急 エ 必

要 無酸素的

炭水化物 解

特別 ャン

物質

込 例:

ン酸

(22)

ン 細胞質間 輸送 (1)

細胞質

ン ン 酸

3- ン酸

ン ン 酸

3- ン酸 FAD

FADH2 NADH + H+

NAD+

(23)

23

ン 細胞質間 輸送 (2)

細胞質

ン酸 α-

ン 酸

酢酸 ン酸

ン酸 酢酸

ン 酸

ン酸 α-

NADH + H+ NAD+

NAD+ NADH + H+

電子伝 系

(24)

微生物燃料電池

酸化 還元状態

細胞膜透過性 有 電子伝

剤 エ 添加 電子

負極槽 正極槽 間 プ ン交

換膜

微生物 選択

電極 高活性化

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参照