■極限環境生物−酸化還元・代謝・呼吸（勉強メモ）

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西村屋トップメニュー＞地球科学技術の耳学問＞極限環境生物 2005年12月2日更新

「酸化」と「還元」

　注目する物質によって変わってくる。

　物質Ａが物質Ｂに酸化される＝物質Ｂが物質Ａに還元される

物質Ａ＝電子供与体＝酸化されるもの	物質Ｂ＝酸化剤＝相手を酸化するもの
酸素と結合する（酸化剤が酸素の場合）、金属が錆びる、燃料が燃える、（生物の酸素呼吸：有機物 + O2 → CO2 + H2O）	（酸化剤が酸素の場合）
物質Ｂから酸素を与えられる	物質Ａに酸素を与える
物質Ｂに電子を奪われる	物質Ａから電子を奪う
物質Ｂに水素を引っこ抜かれる	物資Ａから水素を引っこ抜く
物質Ａ＝還元剤＝相手を還元するもの	物質Ｂ＝電子受容体＝還元されるもの
物質Ｂから酸素を奪う	酸化物から酸素が失われて酸化前の状態に戻る
（還元剤が水素の場合）	水素と化合する（還元剤が水素の場合）
物質Ｂに電子を与える	物質Ａから電子を与えられる
物質Ｂに水素を与える	物質Ａから水素を与えられる

=>啓林館−ユーザーの広場−化学Ｉ

「代謝」と「呼吸」

　生物は外部から物質を摂取したり光エネルギーや化学エネルギーを取り込み、体物質を作ったり別の物質を放出したりする。このような生体内で営まれる物質変化のことを「代謝」又は「物質代謝」という。
　「物質代謝」をエネルギー面でみると、化学エネルギーや光エネルギーを別の化学エネルギー（光合成や物質の変化など）や機械エネルギー（運動、細胞分裂など）や熱エネルギーや光エネルギー（発光など）や電気エネルギーに変換している。そのようにエネルギー面から見た生態現象を「エネルギー代謝」という。なぜか生物は熱エネルギーを他のエネルギーに変換することはできないようだ。
　「代謝」は、体物質（生体の構成物質）を合成する「同化」と、体物質を分解する「異化」に分けることができる。両者を別々に分けることが可能なのか、意味があるのかよく分からないが、そのように分けた場合、「同化」には光合成や化学合成があり、「異化」には呼吸や発酵がある。

　「呼吸」とは、基質（または電子供与体という）から電子を引き抜き（酸化）、それを電子伝達鎖を介して最終的に何らかの物質（電子受容体）に渡す（還元）ことによりエネルギー、ATPを獲得する形式である。「発酵」とは、・・・
　一方、「光合成」とは、水を酸化して（水から電子を引き抜いて）酸素を作る。
（以下の表は間違い多々あり。）

同化

種類	電子供与体 （基質）	炭素源	最終電子受容体 （酸化剤）	獲得エネルギー	最終放出物
酸素発生型光合成（好気性）	水	二酸化炭素	−	ATP	炭水化物、水、酸素
酸素非発生型光合成（嫌気性）	硫化水素、水素、有機化合物（プロパノールなど）	二酸化炭素	−	ATPとNADPH	炭水化物、水、イオウやアセトン

異化

種類	電子供与体 （呼吸基質）	炭素源	最終電子受容体 （酸化剤）	獲得エネルギー	最終放出物
燃焼	燃料（炭素）	同左	酸素	熱	二酸化炭素と水
普通の生物（好気呼吸）	炭水化物	同左	酸素	たくさんのATP	二酸化炭素と水
硝酸塩呼吸（脱窒反応、異化的硝酸還元）	有機物、水素	有機物	硝酸塩		一酸化窒素、亜酸化窒素、窒素
非脱窒型硝酸呼吸（腸内細菌）	有機物	有機物	硝酸塩		アンモニア
硫酸塩呼吸（硫酸還元）			硫酸塩	ATP	硫化水素（H2S）
メタン生成	水素、C1化合物、酢酸	有機物	炭酸塩	ごくわずかなATP
炭酸塩呼吸（メタン発酵）	水素、ギ酸、酢酸		二酸化炭素	ATP	メタンと水
水素酸化細菌	水素		二酸化炭素
アルコール発酵、乳酸発酵、酢酸発酵（嫌気的解糖）	有機物（糖類）	有機物	有機物（ピルビン酸）	ごくわずかのATPまたはNADH	有機酸やアルコール類

=>乳酸菌の耐酸性機構の解明
=>酸化還元代謝の多様性
=>代謝−Wikipedia／嫌気呼吸−Wikipedia
=>独立栄養細菌の呼吸基質
=>啓林館　ユーザーの広場−生物II

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