2008年12月16日
代謝とヌクレオチド
。挿絵はサウナで新陳代謝してますが、今回は細胞内での代謝について書こうと思います。
○代謝ってなに？
＞代謝（たいしゃ）とは、生体内の化学反応のことで、体外から取り入れた物質から他の物質を合成したり、エネルギーを得たりする。
＞代謝経路としては、解糖系、β酸化、TCA回路、電子伝達系などがある。【参考：Wikipedia リンク】
つまり生物がエネルギーを得るための体内での化学反応です。新陳代謝ともいいます。
最も原始的なものは上記の解糖系の中に含まれている「発酵」です。
発酵とは、外部の有機化合物を少しずつ簡単な分子にしながらエネルギーを取り出す方法です。
【参考：リンク】
○解糖系ってなに？
＞解糖系（かいとうけい）とは、生体内に存在する生化学反応経路の名称であり、グルコースをピルビン酸などの有機酸に分解（異化）し、グルコースに含まれる高い結合エネルギーを生物が使いやすい形に変換していくための代謝過程である。ほとんど全ての生物が解糖系を持っており、もっとも原始的な代謝系とされている。
【参考：Wikipedia リンク】
特筆すべき点はほとんど全ての生物で解糖系をもっているということです。古細菌やシアノバクテリア、さらに言えば最も始原細胞に近い超好熱菌も例外ではありません。
また以下の点も付記しておきます。【参考：Wikipedia リンク】
※解糖系の所在
＞全ての生物で解糖系はその反応が細胞質基質で起こる。これは解糖系が細胞内小器官が発生する以前から存在する最も原始的な代謝系であることを反映しているのだろう。
※解糖系の役割
＞解糖系はあらゆる生物の糖代謝の最も基本的な代謝系であり、グルコースをエネルギー通貨ATPならびに電子伝達系で用いるNADHの生産などに寄与している。
※最も一般的な解糖系の種類は？
→エムデン-マイヤーホフ経路（以下EM経路）
真核生物、嫌気性真正細菌の糖代謝系である。EM経路では10数種類の酵素が関与しており、無酸素状態でもエネルギー通貨であるATPを生産することが可能である。
以上の点をまとめると、原始生命のころからATPを代謝に用いていたようです。また代謝（＝解糖系）は細胞質基質で行われており、生物の原基的な場所でエネルギーであるATPがつくられていることがわかります。
○なんでATPだけなの？
超好熱菌の中にP.furiosusというものがいます。この細菌のEM経路の鍵となる酵素にピルミン酸キナーゼがあります。P.furiosusのピルミン酸キナーゼのリン酸受容体特異性について検討したところ、AMPを必須のリン酸受容体として利用するキナーゼ「ホスホエノールピルミン酸シンターゼ（ＰＥＰＳ）」を発見したそうです。
この酵素はAMP以外のヌクレオチドには作用しないようです。またＰＥＰＳを精製しアミノ酸配列を決定したところ、P.furiosusのmlrA遺伝子がコードする配列と一致したそうです。このmlrA遺伝子は大腸菌にも存在し、コードはＰＥＰＳと一致したそうです。【参考：リンク】
以上よりATPの前身であるAMPが代謝経路獲得の起源に関わっていることは間違いないでしょう。
ここからは仮説ですが、生命は試行錯誤を繰り返し、たまたまできた（もしくは一番効率がよかった？）ヌクレオチドであるAMPからエネルギーを抽出することに成功し、それを少しずつ変えながら今も継承しているのではないでしょうか？
３０億年前に獲得した代謝方法を現在も継承していると考えると、生命ってほんとにすごいですね 
。
（MASAMUNE）
- by MASAMUNE
- at 21:36
comments
ヌクレオチドって、エネルギーの宝庫だったんですね。
勉強になりました！
＞kikuさん
コメントありがとうございます。
エネルギーを蓄える機能としてヌクレオチドがあるようですね。今後もう少し詳しく、わかりやすい記事がかけるようにがんばっていきます。
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