Chemiosmosis定義

Chemiosmosisは、イオンがミトコンドリア内の膜などの半透過性膜を横切って拡散によって移動するときです。 イオンは、Na+、Cl–などの正味の電荷を有する分子、またはエネルギー H+を生成する化学浸透症に特異的に存在する分子である。 Chemiosmosisの間に、イオンは電気化学の潜在性（ポテンシャルエネルギーの形態）の勾配である電気化学の勾配の下で動きます。, Chemiosmosisは拡散の一種であるため、イオンは高濃度の領域から低濃度の領域に膜を横切って移動します。 イオンはまた膜を渡る電荷のバランスをとるために動きます。

Chemiosmosisの機能

Chemiosmosisは、細胞によってエネルギーに使用される主要分子であるアデノシン三リン酸（ATP）の産生に関与している。 真核生物では、ATPはミトコンドリアにおける細胞呼吸の過程を通じて産生される。, まず、クエン酸サイクルから得られた分子NADHおよびFADH2は、エネルギーを放出する電子輸送鎖を下に電子を通過させる。 このエネルギーにより、陽子（H+）は化学オスモシスを介して陽子勾配を下って移動することができます。 これは酵素ATPシンターゼがATPを作るためのエネルギーを提供する。 これらのプロトンが勾配を下って流れると、ATP合成酵素のローターと茎が回り、リン酸基がアデノシン二リン酸（ADP）と結合してATPを形成することが可能になる。 呼吸中のATPの産生は、酸化的リン酸化と呼ばれる。, 酸素およびブドウ糖を通して、ATPはADPのリン酸化によって最終的に作成されます。 好気性呼吸では、グルコース分子当たりに38個のATP分子が形成される。 化学浸透症はこのプロセス中にATPの生成に役割を果たすので、化学浸透症なしでは、生物は生きるために必要なエネルギーを生産することができない。

ATPが化学浸透によって合成されるという考えは、1961年にPeter D.Mitchell博士によって最初に提案されました。, 当時、電子輸送鎖からエネルギーを蓄えた中間分子があることがより広く受け入れられていたため、これは議論の余地がありました。 しかし、中間分子は見つからず、最終的には化学浸透理論が正しいことが研究によって示されました。 ミッチェルは後に科学への貢献により1976年にノーベル化学賞を受賞することになった。


この画像は、非常に一般的に、化学浸透中に高濃度から低濃度に移動するイオンを示しています。,

Chemiosmosisの例

chemiosmosisは、しばしば一般的に膜を横切るイオンの動きとして定義されるが、実際にはATPの生産中のH+イオンの動きについて話す文脈 ATPの産生における化学浸透症を含む最も一般的な方法は、ミトコンドリアにおける細胞呼吸であり、その過程は上記で議論されている。, すべての真核生物はミトコンドリアを持っているので、chemiosmosisは、動物から植物、真菌、原生生物まで、さまざまな種類の生物の大部分において、細胞呼吸を介してATP産生に関与している。 しかし、古細菌や細菌はミトコンドリアを持っていないにもかかわらず、彼らはまた、光リン酸化によってATPを生成するために化学浸透症を使用します。 このプロセスはまた、電子輸送鎖、プロトン勾配、およびh+の化学浸透を含むが、ミトコンドリアを持たないので、細菌または古細菌の内膜を横切って起こる。,

植物は葉緑体の光合成の間にATPを産生し、ミトコンドリアの細胞呼吸によって生成するATPに加えて、葉緑体の光合成の間にATPを産生する。 光合成中に、光エネルギーは電子を励起し、電子輸送鎖を流れ落ち、h+イオンが葉緑体の膜を通って移動することを可能にする。 シアノバクテリアのようないくつかの細菌も光合成を使用します。,

これらのATP生産方法の類似点は単なる偶然ではなく、ミトコンドリアと葉緑体の両方が自由生存細菌から進化したと考えられています。 この理論は、内共生論と呼ばれています。 この理論は、それが他の細胞と共生関係を持っていたと仮定し、細胞内に住む場所と引き換えにエネルギーを生産することによってそれらを助ける。 時間が経つにつれて、これらの細菌は、彼らが住んでいた細胞から不可分になりました。, ミトコンドリアと葉緑体がそれぞれ独立したDNAを持っているという事実は、この考えを支持します。 こういうわけでCHEMIOSMOSISはATPがmitochondrion、葉緑体、または細菌で作り出されているかどうか同じ方法で一般に使用されます。

  • グルコース–代謝およびエネルギー生産において重要な役割を果たす単純な糖。
  • アデノシン三リン酸（ATP）–細胞内のエネルギーに使用される主分子。Li>
  • イオン–電子を得るか、または失うことによる正味の電荷を有する分子。,
  • 拡散-高濃度の領域から低濃度の領域への分子の移動。

クイズ

1. どの生物にミトコンドリアがないのですか？
A.Human
B.Mushroom
C.Bacteria
D.Fern

質問＃1への回答
Cは正しいです。 細菌にはミトコンドリアがありません。 但し、それらはまだchemiosmosisを含む同じようなプロセスけれどもエネルギーを作 ミトコンドリアは、かつて自由に生きていた細菌から実際に進化したと考えられており、この理論はendosymbiotic理論と呼ばれています。

2., どのようなイオンがATPを生成するプロセスの一部であるかを含むChemiosmosis？
A.Na+
B.H+
C.Cl–
D.H–

質問＃2への回答
bは正しいです。 細胞呼吸の間に、プロトン（H+）はchemiosmosisによってプロトンの勾配を下って移動します。 これにより、酵素ATPシンターゼはリン酸基を回してアデノシン二リン酸（ADP）に結合し、ATPを形成する。 選択D、H–はまたATPの生産にかかわるが、ないchemiosmosisを通って電子輸送鎖を下って移動する電子を示します。

3., Chemiosmosisはどの細胞小器官で起こることができますか？
A.ミトコンドリア
B.葉緑体
C.核
D.選択肢aとB

質問＃3への答え
Dは正しいです。 Chemiosmosisは細胞呼吸の間にmitochondriaと光合性の間に葉緑体に起こります。 これらのプロセスの両方がATPを生成する。