代謝と同化 (生物学)

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代謝と同化 (生物学)の違い

代謝 vs. 同化 (生物学)

代謝（たいしゃ、metabolism）とは、生命の維持のために有機体が行う、外界から取り入れた無機物や有機化合物を素材として行う一連の合成や化学反応のことであり、新陳代謝の略称である生化学辞典第2版、p.776-777 【代謝】。これらの経路によって有機体はその成長と生殖を可能にし、その体系を維持している。代謝は大きく異化 (catabolism) と同化 (anabolism) の2つに区分される。異化は物質を分解することによってエネルギーを得る過程であり、例えば細胞呼吸がある。同化はエネルギーを使って物質を合成する過程であり、例えばタンパク質・核酸・多糖・脂質の合成がある。 代謝の化学反応は代謝経路によって体系づけられ、1つの化学物質は他の化学物質から酵素によって変換される。酵素は触媒として、熱力学的に不利な反応を有利に進めるため極めて重要な存在である。また、酵素は、細胞の環境もしくは他の細胞からの信号（シグナル伝達）の変化に反応することにより代謝経路の調節も行う。 有機体の代謝はその物質の栄養価の高さがどれだけか、また、毒性の高さがどれだけかを決定する。例えば、いくつかの原核生物は硫化水素を使って栄養を得ているが、この気体は動物にとっては毒であることが知られている。また、代謝速度はその有機体がどれだけの食物を必要としているかに影響を与える。. 同化（どうか、Anabolism）とは、小さな部品から分子を構成する代謝過程である。これらの反応にはエネルギーが必要である。代謝過程を分類する1つの方法として、細胞、組織のレベルにおいて「同化作用」か「異化作用」かというのがある。同化は、大きな分子を小さな部分に分解して細胞呼吸に用いる異化から得られるエネルギーによって起こる。このエネルギー供給は、多くの場合はアデノシン三リン酸を通じて起こる。 同化過程は、器官や組織を「組み立てる」方向に働く。このような過程で細胞は成長、分化し、複雑な分子が構成され、個体は大きくなる。同化の例としては、骨の成長や石化、筋肉量の増加等がある。 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。古典的な同化ホルモンとしては、タンパク質合成を促進し、筋肉の成長を促すアナボリックステロイドがある。同化作用と異化作用のバランスは概日リズムによって調整されることもあり、たとえばグルコース代謝などの過程は、日中の活動的な時間帯に最大になる。.

呼吸

生物における呼吸（こきゅう）は、以下の二種類に分けられる。.

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アデノシン三リン酸

アデノシン三リン酸（アデノシンさんリンさん、adenosine triphosphate）とは、アデノシンのリボース（＝糖）に3分子のリン酸が付き、2個の高エネルギーリン酸結合を持つヌクレオチドのこと。IUPAC名としては「アデノシン 5'-三リン酸」。一般的には、「adenosine triphosphate」の下線部のアルファベットをとり、短縮形で「ATP（エー・ティー・ピー）」と呼ばれている。.

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エネルギー

ネルギー（、）とは、.

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翻訳 (生物学)

分子生物学などにおいては、翻訳（ほんやく、Translation）とは、mRNAの情報に基づいて、タンパク質を合成する反応を指す。本来は細胞内での反応を指すが、細胞によらずに同様の反応を引き起こす系（無細胞翻訳系）も開発されている。.

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異化 (生物学)

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。異化作用では、多糖や脂質、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に変えられる段階である。 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。.

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