酸化的リン酸化（読み）さんかてきりんさんか

日本大百科全書(ニッポニカ)

酸化的リン酸化
さんかてきりんさんか

細胞における呼吸によるATP（アデノシン三リン酸）合成のこと。生物が食物からエネルギーを得る（すなわちATPを合成する）やり方には、2通りある。一つは、発酵であり、これには酸素（呼吸）はいらないが、得られるATPの量は少ない。もう一つは酸化的リン酸化であり、食物を完全に酸化（燃焼）してそのエネルギーでADP（アデノシン二リン酸）をリン酸化してATPを合成する。発酵のおよそ15倍のATPが得られる。

　酸化的リン酸化は、動植物、酵母やカビなどの真核細胞の場合は細胞の中のミトコンドリアの内膜で行われ、細菌の場合は細胞膜で行われる。食物中あるいは体内に貯蔵された糖や脂質が分解されると、炭素は炭酸ガスに、水素は水素運搬の低分子化合物に捕捉される。水素は電子伝達系で段階的に酸化される。この酸化は水の豊富な環境でおきるので、水素は容易にH⁺とe^-（電子）に分離し、H⁺は水相に放たれて、水素に代わって電子が電子伝達系の諸成分に次々に受け渡されていき、最終的には四つの電子が酸素分子（O₂）に渡されて（水相から得た四つのH⁺とともに）二つの水が生成する。この過程で、H⁺が膜の中から外に（濃度勾配(こうばい)に逆らって）輸送される。外側に蓄積したH⁺は、膜に存在するATP合成酵素（ATPアーゼ）の中を通ってまた内側に流れ込むことができるが、そのときに放出されるエネルギーでATPが合成される。ミトコンドリアが損傷して穴があいたり、脱共役剤（生体膜のH⁺透過性を上昇させる脂溶性の弱酸）とよばれるH⁺透過剤が存在していると、H⁺は膜を自由に透過するためにH⁺勾配は形成されず、酸化は進んでもリン酸化はおきない。酸化的リン酸化におけるH⁺勾配の中心的な重要性を明らかにしたイギリスのP・D・ミッチェルは1978年のノーベル化学賞を単独で受賞した。

［吉田賢右］

『香川靖雄編『岩波講座　分子生物科学7　エネルギーの生産と運動』（1990・岩波書店）』▽『D・ヴォートほか著、田宮信雄・八木達彦ほか訳『ヴォート　生化学』上（1992・東京化学同人）』▽『P・W・クーヘルほか著、林利彦ほか訳『例題で学ぶ代謝と生合成』（1993・マグロウヒル出版）』▽『中村隆雄・山本泰望編『分子生理学ノート』（1995・学会出版センター）』▽『P・W・クーヘルほか著、林利彦訳『生化学3　代謝と生合成』（1996・オーム社）』▽『ロスコスキー著、田島陽太郎監訳、秋野豊明ほか訳『生化学』（1999・西村書店）』

[参照項目] | アデノシン三リン酸 | アデノシン二リン酸 | ATPアーゼ | 酵母 | 電子伝達 | 透過性 | 発酵 | ミッチェル | ミトコンドリア

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

酸化的リン酸化
さんかてきリンさんか
oxidative phosphorylation

呼吸基質の酸化に伴って，その際の放出エネルギーによってアデノシン三リン酸 ATPが形成される反応をいう。より明確にいえば，呼吸基質から引出された水素 (H) ，あるいはそこから解離して (H→H⁺＋e^-) 生じた電子 (e^-) が，補酵素→チトクロム系→チトクロム酸化酵素→酸素という順序で電子伝達系 (チトクロム系) を流れていく際に，途中の3ヵ所で，各1対ずつのアデノシン二リン酸とリン酸から，ATPが生成する反応。酸化的リン酸化に関与する酵素やチトクロムなどの成分は，真核細胞においてはミトコンドリアの内膜中に組織化されて存在していて，これによって高いエネルギー効率 (50%以上) を示している。原核細胞では，酸化的リン酸化の系は細胞膜に局在している。水素の酸化のエネルギーが ATP の末端リン酸結合のエネルギーに転化する機構については，数種の説が提唱されてきたが，最も広く支持されている化学浸透圧説の提唱者であるイギリスの P.ミッチェルは 1978年度ノーベル化学賞を受賞した。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典