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代謝とエネルギーを極める①
2023年09月30日
みなさん、こんにちは！「高校生物を極める」シリーズ、今回は、生物の代謝とエネルギーについて、解説していきます。
K・K先生の「高校生物を極める」シリーズまとめ
・第一弾『地質時代を極める』
第一回「先カンブリア時代」 第二回「古生代の区分け」 第三回「中生代の区分け」 第四回「新生代の区分け」
・第二弾『植物ホルモンを極める』
前回までの記事で学んだように、植物では成長や開花に関連する様々な植物ホルモンが関係しあっていました。同様に、生物のエネルギーも、複雑なプロセスが結びついています。それでは、代謝とエネルギーの魔法の世界に足を踏み入れてみましょう。
まず、イメージトレーニングから始めましょう。自分の体の中で、無数の小さな工場が稼働している様子を想像してみてください。一つ一つの細胞がエネルギーを利用し、物質を作り出す。そしてまた、物質を分解し、エネルギーを再生産する。代謝とエネルギーが交わる魅力的な世界。
私達の身体は、約６０兆個の細胞から成り立っています。宇宙にある星の数は２千垓個なので、それには及びませんが、現在の世界人口のおよそ１万倍ほどの細胞工場が私達を生かしてくれています。当たり前ですが細胞の一つ一つには意識がありません。とするならば、「心とは何か」。
自然界の営みには驚くほどの複雑さがありますが、生物の代謝とエネルギーもその一つです。まず代謝とは、生物が栄養分を利用してエネルギーを生み出すプロセスのことです。そして、代謝は２つの主要なプロセス、同化と異化に分かれます。
同化
まず同化です。これは、外部から摂取した単純な物質を使って有機物などの複雑な物質を作り上げるプロセスです。光合成や栄養素の吸収、細胞分裂などがこれに当たります。同化はまるで、小さな工場が材料を集めて製品を生み出すようなものです。同化は有機物を合成、エネルギーを使う、蓄える反応です。
異化
異化は、同化とは逆に、複雑な物質を分解してエネルギーを取り出すプロセスです。有機物が分解され、その過程でエネルギーが放出されます。呼吸などがこれに当たります。これによって細胞内のエネルギー供給が行われ、生物は活動を維持しています。異化は、不要な物質を排出するだけでなく、エネルギーを効率的に利用する重要な役割を果たしています。異化は有機物を分解、エネルギーを取り出す反応です。
ATP
さて、「エネルギーの通貨」と言われているのが、ATP（アデノシン三リン酸）です。ATPは細胞内でエネルギーを運ぶ役割を果たす分子で、生物のエネルギーの仲介業者ともいえます。その構造はアデノシンと3つのリン酸基から成り立っており、リン酸基同士の結合が高エネルギーリン酸結合です。この結合が切れる際にエネルギーが放出され、細胞の活動に供給されます。
生体内では「ATP」→「ADP（アデノシン二リン酸）とリン酸」と分解してエネルギーを取り出し、異化などで生じたエネルギーは逆に「ADPとリン酸」→「ATP」と合成して蓄えています。生命活動において、ATPは欠かせない役割を担っているんですね。
まとめ
今回は同化、異化、ATPについて学びました。次回は、さらに深く掘り下げて、光合成や呼吸など、細胞内のエネルギー生産の秘密に迫ってみます。ところで、Mrs.GREEN APPLEの「僕のこと」は良い曲です。私達に感動を与えてくれます。好きな生徒さんも多いでしょう。
「心とは何か」なんて考え始めても、そこに解はありません。大人になるにつれ、大切な事は何かを忘れてしまいます。勉強についてもそう。数字上の増減を見て分析し、何となく解決策を考えた気になりますが、なぜか上手くいきません。分析が主観的だからです。（しっかり数Iや数Bを勉強しましょう）本質を見据え、未来志向で学習する事が大切です。毎日、代謝をしてくれている細胞さんに感謝して、素敵な日々を送りたいですね。ああ、なんて素敵な日だ。
（甲府山手通校 K・K先生）
