エネルギー代謝２

組織内でATPを産生するしくみ

　すべてのATPが分解されてAMPになってしまうと、運動が続けられなくなります。そこで、筋細胞内でATPを合成する働きが重要です。今回は炭水化物（糖質）からATPをつくる経路について考えてみましょう。

１　解糖系（糖質代謝）

　炭水化物（糖質）を利用してエネルギーを産生するしくみを解糖系と呼びます。解糖系の始まりは血糖（血液中の糖分＝グルコース）のリン酸化です。

　しかし運動時には血糖だけではエネルギー源が不足するため、各細胞はグリコーゲンを貯蓄していて、エネルギー需要が高まると必要に応じてグリコーゲンを分解して使用します。グリコーゲンは筋肉や肝臓に蓄えられており、筋肉のグリコーゲンは解糖系の働きにより筋収縮のエネルギー源として使われます。肝臓のグリコーゲンは、血液中の糖分が不足すると分解され、運動中の血糖の低下を補います。持続的な運動では、燃料となるグリコーゲンの貯蔵量が持久力の鍵を握ります。

１　嫌気的解糖（酸素が不足しているときの糖質代謝）

　グルコース１分子から、乳酸２分子とATP４分子が合成されますが、合成のためにATP２分子を消費するため、差し引きATP２分子が得られることになります。グリコーゲンからの合成では、使用されるATPが１分子で済むため、グルコース１分子当たりのエネルギー合成はATP３分子となり、血糖からの合成に比べるとやや効率的です。

　酸素が不足する状態では、このように乳酸を産生しながらATPを合成します。乳酸が多くなると、組織や血液が酸性に傾き、細胞の活動が低下します。嫌気的な解糖で運動を続けられるのは１〜３分程度です。それ以上の時間、運動を続ける場合には、有酸素的なエネルギー産生が必要です。

２　好気的解糖（酸素が十分にあるときの糖質代謝）

　酸素が十分にある状態では、解糖系は血液中の糖分やグリコーゲンを利用し、ピルビン酸を生じます。１分子のグリコーゲンやグルコースから２分子のピルビン酸を生じます。

　好気的解糖では、グルコース６リン酸からピルビン酸を生じる同じ過程で、嫌気的解糖に比べて６分子のATPを余分に合成することができます。ですから、グルコースからピルビン酸を生じる場合にはATP(4+6-2=)８分子、グリコーゲンからピルビン酸を生じる場合にはATP(4+6-1=)９分子が得られます。

　好気的条件下では、つくられたピルビン酸はクエン酸回路に送られ、乳酸は生じません。クエン酸回路の働きにより、引き続き大量のATPが産生されます。（次回に続く）

2000.05.18