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これに関しては、どういった反応が起こるのか覚えるほかない。
《解糖系》
C6H12O6＋2NAD+
→2C3H4O3+2(NADH＋H+)(＋2ATP)
《クエン酸回路》
2C3H4O3＋6H2O＋8NAD+2FAD
→6CO2＋8(NADH＋H+)＋2FADH2(＋2ATP)
《電子伝達系》
10(NADH＋H+)＋2FADH2＋6O2
→12H2O＋10NAD+＋2FAD(+34ATP※最大)
《呼吸全反応》
C6H12O6＋6H2O＋6O2
→6CO2＋12H2O(＋38ATP※最大)
《アルコール発酵》
C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2(＋2ATP)
問題文にあるものは上のような反応式。
ほかに乳酸発酵、酢酸発酵、酪酸発酵、腐敗があるがほとんど出題されない。
反応式をまるまる覚える必要があるのは全反応だけだが、各反応の反応式を覚えておいて損は無い。それぞれの反応経路が細胞のどの部分で、どんな過程を経て行われるかは覚えておく必要がある。たとえば『二酸化炭素が生じる反応経路』などと問われたりする。
全反応の反応式はまる覚え、各反応経路でどれだけATPが作られるかも覚える必要がある。電子伝達系だけ最大34ATP、ほかは2ATP、呼吸全体で最大38ATP。
クエン酸回路に関しては全て覚える。アセチルCoAからクエン酸、イソクエン酸、α‐ケトグルタル酸、……。大変だとは思うが頑張って欲しい。
では問題へ。
⑴上の反応式を見れば分かるように、酸素が消費されているのは電子伝達系のみ。
ちなみに酸素がない条件下では電子伝達系のみならずクエン酸回路の反応も進まなくなる。これは電子伝達系でNADH→NADの反応がストップし、そのためクエン酸回路でNADが不足するから。頻出のため覚えておこう。
⑵ピルビン酸はC3H4O3で、解糖系とクエン酸回路の反応式にある。見れば分かるとおり、クエン酸回路ではピルビン酸2分子からATP2分子が作られているから、1:1のため1分子。
これも超頻出で、
「ピルビン酸1分子から2分子のATPが作られる」のような文章が与えられて正誤判定する問題があったりする。クエン酸回路で2ATPが生じるとしか覚えていなければ引っかかってしまうので、2分子に2分子だとしっかりと覚えよう。
ご丁寧に説明ありがとうございます！
覚えられるところはしっかり覚えます！
⑶全体の反応式を見ればよい。
グルコースはC6H12O6、グルコースと二酸化炭素の係数比は1:6だから、グルコース1molあたり6molの二酸化炭素が発生する。
いま、グルコースはgで与えられているので物質量に変換するためにまずはモル質量(分子量)を求める。
おそらく問題の最初に書いているだろうが、H=1、C=12、O=16を用いて分子量を求める。
C6H12O6=12×6+1×12+16×6=180
よってグルコースは180g/molだから、1gのとき(1/180)mol
二酸化炭素CO2は、
12+16×2=44g/molが分子量になるから、1:6のためにグルコースの物質量を6倍して6/180=(1/30)mol、これより44/30=1.4666……≒1.5g
⑷これは⑶と同じように考えて、今度はアルコール発酵の反応式を見ればよい。
グルコース1分子に対して二酸化炭素は2分子だから、1:2
グルコース1gは
先程同様に(1/180)mol
(1/180)mol×2=(1/90)mol
二酸化炭素は44g/molだったから
44/90=0.4888……≒0.5g
代謝の分野では、
■呼吸・光合成全体の反応
■アルコール発酵の反応
■それぞれの反応経路の進み方と行われる場所
■クエン酸/カルビンベンソン回路の過程
■炭酸同化
みたいな感じであげるとキリがないほどに覚えなくてはならないことが多い。
ただ、その分ほかの受験生と差を付けられる分野でもあるから、辛くても真剣に取り組んでほしい。