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エネルギーの貯蔵と利用

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ATPとADP

三大栄養素(糖質、脂質、タンパク質)が体内で燃焼することでエネルギーがつくられます。(燃焼=酸素と栄養素の化学反応)
注目・注意出来上がったエネルギーはATP(アデノシン三リン酸)という物質に蓄えられます。
ATPはアデノシンという物質に3つのリン酸(P)がくっつく構造を持った高エネルギーリン酸化合物です。エネルギーをATPに蓄えることで使いやすくしているのです。
ATPはアデノシンにリン酸が2個くっついて出来ているADPに、もう一つリン酸を1つくっつけて作られる高エネルギーリン酸化合物です。

ここでいうエネルギーは化学エネルギーで、リン酸が結合しているためのエネルギーです。
ですからATPのひとつのリン酸が外れるときに蓄えられていた化学エネルギーが放出されます。

このエネルギーを使って筋肉を収縮させたり、タンパク質を合成したり、細胞内に物質を取り込んだり、物質を変換させる化学反応を進めたりなど体中でATPが利用されます。

ATPとADP

ATPとADP

ATPの大部分は細胞内のミトコンドリアで合成されます。
ミトコンドリアは赤血球を除くほとんど全ての細胞に存在し、外膜と内膜からなる2重構造になっています。糖質や脂質が分解された後の分解産物を取り入れて、マトリックスという一番内側の部分で酸素を使った酸化反応によってエネルギーを発生させて大量にATPを作っています。

ミトコンドリアは人体のエネルギー生産工場といえるのでアスリートにとってはとても重要な器官です。
ひとつの細胞にミトコンドリアは数千個存在します。

呼吸で酸素を取り入れ、食べ物を食べ、糖質や脂肪を分解してエネルギーをつくってATPを作ります。
人体には約60兆個の細胞があって、そこでは常にATPを作っています。

そしてATP→ADP→ATPというサイクルの化学反応を繰り返しながら(エネルギーの貯蔵と放出)生命活動を維持しているのです。

原子力発電所

ミトコンドリア=体の発電所

  • 高エネルギーリン酸化合物
    リン酸同士の結合には強いエネルギーが必要です。
    ですから、その分高エネルギーを保存することができます。
    高エネルギーリン酸化合物にはATPの他にクレアチンリン酸(CP)などがあります。
    これらは生体で共通して使われているエネルギーの貯蔵物質で、エネルギーを運搬する役目も持っています。(エネルギー運搬物質)
  • ATPとエネルギー
    ATPがADPになるときに発生するエネルギーは、ATP1分子(1モル)あたり7.3キロカロリーです。
    グルコース1分子でATPが38分子作られるので、7.3×38=277.4 という計算からグルコース1分子から約288キロカロリーがつくられることになります。

    グルコース1分子は180グラムあるので、277.4÷80=1.54ですから、1グラムあたり1.5キロカロリーとなります。糖質1グラムは4キロカロリーあるのですが、残りは熱エネルギーとして消費されていると考えられます。

  • ミトコンドリア
一つの細胞に多いと数千ものミトコンドリアが存在します。
    筋肉細胞には特に多く含まれていて、マトリックスと呼ばれる一番内側で糖質と脂肪を最終段階まで分解してATPを大量に作り出します。


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