異化 (生物学)

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異化のスキーム

異化(いか、Catabolism)とは、分子を小さな構成部分に分解してエネルギーを取り出す代謝過程である[1]。異化作用では、多糖脂質核酸タンパク質等の大きな分子が、それぞれ単糖脂肪酸ヌクレオチドアミノ酸等の小さな部分に分解される。多糖、タンパク質、核酸はそれぞれのモノマーの長鎖であり、ポリマーと呼ばれる。

細胞はポリマーから切り出されたモノマーを使って新しいポリマー分子を作ったり、さらに小さな廃棄物に分解してエネルギーを取り出したりする。細胞から出る廃棄物には、乳酸酢酸二酸化炭素アンモニア尿素がある。これらの廃棄物を作るには通常酸化が行われ、化学エネルギーが取り出される。その一部は熱となるが、残りはアデノシン三リン酸の合成に用いられる。この分子は細胞が同化作用を行う際に異化されて、エネルギーを供給するのに用いられる。このように異化作用は、細胞の維持や成長に必要な化学エネルギーを供給する。異化作用の例としては、解糖系クエン酸回路糖新生の基質となるアミノ酸を供給するための筋肉タンパク質の分解、脂肪組織による脂質の分解等がある。

異化作用を制御するシグナルはたくさんある。知られているシグナルのほとんどはホルモンや代謝自身に関わる分子である。内分泌学者は伝統的にホルモンを同化と異化を促進するもので分類してきた。20世紀初頭から知られている古典的な異化ホルモンとしては、コルチゾールグルカゴンアドレナリン等のカテコールアミン等がある。近年の研究で、少なくともある種の異化作用に働く多くのホルモンが発見された。サイトカインオレキシンメラトニン等である。


異化は次の三段階がある。

①第一段階:生体高分子化合物を消去し、その構成単位に変換する過程である。ここでの生体高分子には、食物として外部から摂取した糖質脂質タンパク質などの栄養素とともに、寿命や老化などによって不要になった自らの細胞の構成成分としての糖質、脂質、タンパク質なども含まれる。この段階は消化管の消化酵素や細胞内のリソソームの酵素によって行われる。消化によって糖質、脂質、タンパク質はそれぞれの構成単位である単糖類脂肪酸グリセロールアミノ酸に変えられる。

②第二段階:単糖類、脂肪酸、アミノ酸がそれぞれ別の経路で分解され、共通の最終段階に入るための重要な代謝の中間体であるアセチルCoAに変えられるだんかいである。

③第三段階:アセチルCoAがクエン酸回路電子伝達系と呼ばれる異化の共通段階の代謝に入り、水と二酸化炭素にまで分解されるとともに生体エネルギー担体であるATPを生み出す。

関連項目[編集]

出典[編集]

  1. ^ de Bolster, M.W.G. (1997年). “Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Catabolism”. International Union of Pure and Applied Chemistry. 2007年10月30日閲覧。