唐突に始めていた呼吸ネタに関して、前回は呼吸の主役ともいえる分子・ATPについての補足をいくつかしていました。
それでは今回は早速、呼吸（単なるガスの交換ではなく、細胞レベルで行われる、ATPを生み出す反応のこと、いわゆる細胞呼吸）の反応経路について、具体的に順番に見ていこうかと思います。
覚えることの多い高校生物にあって、中でもひときわ登場人物や反応がひたすら大量に存在するのがこの呼吸経路であり、正直全ステップ・全分子の分子構造まで正確に覚えている人は呼吸の専門家でもない限り存在しないレベルだと思いますが、実際そこまで触れる意味は皆無なのでそこまでは見ていかないものの、まずは大きく分けて、呼吸は3ステップに分けることができます。
それが、「解糖系」「クエン酸回路」「電子伝達系」の3つでして、何気にどれも微妙に違う別名もあるんですけど（「解凍」「TCA回路」「水素伝達系」などなど）、多少違っても同じものを指している形ですね。
それぞれハッキリとした反応経路を形成しているのですが、これはもう、概略がまとめられた一枚絵を見るのが流れなど含め、一番分かりやすいといえましょう。
まぁこのページ↓以外にも呼吸関連のウィ記事で同じのが貼られているのは目にしましたが、話題の中心である「細胞呼吸」のWikipediaページから、呼吸の反応をまとめたこちらのイラストをお借りさせていただこうと思います。
まぁもう「この図にある通り」としか言えないんですけど、せっかくなので簡単に見ていくといたしましょう。
まずは「解糖系」ですが、これはズバリ、こないだの記事で書いていた通り、呼吸で用いる有機物の基本はブドウ糖（日本語の方が親しみはあるものの、やっぱり生化学では英語の「glucose」の方がより使われる形なので、画像でもそうなってますし、以下グルコースとしましょう）で、これを出発物質として、とにかくこの炭素6つから成る有機物（C6H12O6）であるグルコースを、少しずつ形を変えていきながらエネルギーを取り出し、そのエネルギーを使ってATPを合成していく……というのが呼吸の流れになるわけですが……
…画像にある通り、グルコースはまず、リン酸基が6番炭素にくっつくことで、「グルコース 6-リン酸」に変換されます。
ここで鋭い方ですと、「あれ？リン酸基って、『高エネルギーリン酸結合』とやらで、その結合を切るとエネルギーが得られるって話じゃなかった？その『エネルギーを生み出すための結合』を新たに作るって、どういうこと？目的と矛盾してない？」と思われるかもしれませんけれども…
（まぁ、完全に全体像を把握している人でもないとそんなこと思わない気もしますが(笑)…）
…実はこれはまさにその通りで、画像をよく見たら分かる通り、左側一番上のグルコースが次のグルコース 6-リン酸に変換（リン酸化）される際は、実はATPのリン酸基がそのまま使われる形になってるんですね！
（ATPは高エネルギー物質ですから（まぁ実際は「高エネルギー」ってのは過大評価で、前回も書いていた通り「ちょうどえぇ塩梅のエネルギーを持ってる物質」なんですが(笑)、それはともかく）、エネルギーを持っていそうな、黄色い星型の吹き出しで囲まれてる感じですね。）
要は、ATPの高エネルギーリン酸結合を切断してエネルギーを消費するのと同時に、そのリン酸基がそのままグルコースにつながる形になっている、という感じになっています。
ということで、まさかの、「ATPを作るための反応」であるはずであった呼吸は、実はいきなり最初ATPを消費する反応から始まっている……つまり、
「エネルギーを作るための反応なのに、エネルギーを消費している」
…という、「一体どういうことだ！？」と憤りを感じられるのももっともではあるんですけど、これはもちろん、その後、ここで消費した以上のATPを合成することが可能になっているからそうしているのであって、まぁいわば「初期投資」みたいなもんだということですね。
続いて、グルコース 6-リン酸は、画像にある通りフルクトース 6-リン酸へと形を変えるのですが、グルコースは六角形である一方、フルクトースは五角形なのでこれは結構大掛かりな変換ではあるんですけど、まぁ細胞内にはその反応を上手に行ってくれる酵素が存在しており、ここは上手いこと簡単に（ATPのエネルギーを消費せず）変換される形になっています。
なお、糖を構成する「単糖」には、グルコースの他にフルクトース（果糖）もあるわけですけど…
（ちなみに、「砂糖」は、グルコースとフルクトースが手をつないだ「二糖」ですね。各糖の構造含め、ずーっと前のこの辺の記事で触れたことがある話でした↓）
…フルクトースは普通にそのままフルクトース自身がこの「フルクトース 6-リン酸」に変形されるため、こないだの記事でも書いていた通り、フルクトースを食事として摂取したとしても、結局は同じ代謝・反応ルートに帰着するという形になっているのでした。
そして、このフルクトース 6-リン酸（炭素6つ）は、さらにリン酸化され、ちょうど五角形の両腕に1つずつリン酸基がくっついた形になった後、ひとつながりの五角形だった分子がいきなりスパッと開裂しまして（もちろん酵素の力で）、「グリセルアルデヒド 3-リン酸」という、炭素3つ（リン酸基持ち）の分子が2つ爆誕するという形になっています。
そう、またしてもリン酸基が一つ使われているので、何気にここでも貴重なエネルギー源であるATPの力を借りないと進められない話になっており、この時点でエネルギー収支（ATP収支）はまさかの、グルコース1分子あたり「マイナス2ATP」と、ATPを作る目的の反応にあるまじき大借金状態になっているわけですけど、まさにここからが呼吸の本領発揮なわけですね！
…と、正直、こんな細かい各分子レベルの話を見る予定はなかったんですけど、例によって時間がなく、画像をなぞるぐらいしかしていく余裕がなかったため、無駄に細かい内容になってしまいました。
ハッキリ言って、どうでもいい話ですね(笑)。
（とはいえ、一応高校の生物では、まぁそこまで細かい点が問われることはなかった気がするものの、一応そのぐらいは覚えさせられたというか覚えていたような気もしますが…。）
ちなみにこのグリセルアルデヒド 3-リン酸は、まぁ呼吸におけるエネルギー産生反応の開始にあたる物質といえますから結構重要なもので（ここまでが「準備期」で、ここからが「報酬期」と呼ばれることもある感じです）、割と名前の音もリズミカルで覚えやすい感じであるため、ごっちゃになりがちなこの辺の代謝経路にあって最も印象に残りやすい分子ともいえるんですけど、これは実際、生命科学研究の現場でも非常によく登場する分子になっています。
それについてちょこっとだけ脱線しようと思ったのですが、またしても時間切れとなったため、次回はそこから触れていく形とさせていただきましょう。
段々と、あまりにも複雑に細かくなりすぎていくので、本当にそこまで見ていく意味がなさすぎますし、徐々に軽く流す形で見ていきたいな、と思っています。
