クリステ

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クリステ(Cristae)は、ミトコンドリア内膜の折り畳み構造である。クリステは、ミトコンドリア内膜の特徴的なひだ構造を形作り、化学反応が起こる表面積を広げ、好気呼吸を助けている。

クリステには、ATP合成酵素や様々なシトクロム等のタンパク質が散りばめられている。

クリステの電子伝達系[編集]

酵素によって、NADHは、NAD+プロトン電子に酸化される。FADH2FAD、プロトン、電子にされる。これらの電子が内膜の電子伝達系を通って移動するとエネルギーが徐々に解放され、分裂したNADHやFADH2から内膜と外膜の膜間腔水素イオンを汲み出し、電気化学勾配を作る。この電気化学勾配は、プロトン駆動力として知られる内膜内外の位置エネルギーを作り出す。結果として、化学浸透が起こり、ATPシンターゼが水素イオンの濃度勾配の位置エネルギーを利用して、ADPリン酸からATPを生産する。水素イオンはATPシンターゼの作用により受動的にミトコンドリアマトリックス内に入り、後に水を再形成する。

電子伝達系は、適切な機能とATPの生成のために、定期的な電子の補給を必要とする。しかし、電子伝達系に入った電子は、一方通行の行き止まりの道を走る自動車のように停滞する。このような電子は、最終的には酸素分子に受け入れられ、ATPシンターゼによってマトリックスのいくつかの水素イオンと結合し、結果として2分子の水を生じる。電子を受け入れることで、電子伝達系の作用は継続する。

1分子のNADHからの電子は、電子伝達系を通して、ADPとリン酸から3分子のATPを生産でき、1分子のFADH2からは2分子のATPを生産できる。結果として、好気呼吸による10分子のNADHと2分子のFADH2からは、合計34分子のATPが生産される。これは、クエン酸回路解糖系を組み合わせると、電子伝達系の効率は、解糖系単独の場合の効率3.5%に対して、約65%になることを意味する。

実用性[編集]

クリステは、上述の反応が起こる表面を大きく増やす。もしこれがなければ、内膜は回転楕円体の形で、反応速度は大きく低下していたはずである。従って、クリステはミトコンドリアの機能の効率を向上させている。

数学モデルによると、ミトコンドリア内のクリステの光学特性は、組織の中の光の伝搬に寄与していることが示唆された[1]

出典[編集]

  1. ^ Thar,R. and M.Kühl (2004). “Propagation of electromagetic radiation in mitochondria?”. J.Theoretical Biology, 230(2), 261-270. [1]