学習目標
このセクションの終わりまでに、次のことができるようになります：
- 異なるタイプの細胞内のエネルギー生成過程を比較すること。
すべての生物は、その生命活動を行うためにエネルギーを必要とします。 エネルギーとは、先の章で酵素について学んだように、仕事をしたり、ある種の変化を起こしたりする能力のことである。 皆さんは、エネルギーを必要とする可能性のある多くのプロセスについてよく知っているか、学んだことがあると思います。
- 運動
- 再生
- さまざまな状態の恒常性の維持
- 食物の獲得と消化
- タンパク質の生産
生物がエネルギー供給を補充するために絶えず食物を消費しなければならないのと同じように、細胞が絶えず行われる多くのエネルギーを必要とする化学反応で使用するエネルギーを補給するために、絶えずエネルギーを生産しなければならないのである。 エネルギーを消費または生成するものを含め、細胞内で起こるすべての化学反応を合わせて、細胞の代謝と呼ぶ。
生きた細胞は、かなりの量のフリーエネルギーを蓄えておくことはできない。 フリーエネルギーとは、分子に貯蔵されていないエネルギーのことである。 過剰な自由エネルギーは細胞内の熱を上昇させ、酵素や他のタンパク質を変性させ、細胞を破壊してしまうからである。 そのため、細胞はエネルギーを安全に貯蔵し、必要なときだけ放出することができなければならない。 生きている細胞は、ATPを使ってこれを実現している。ATPは、細胞が必要とするあらゆるエネルギーを満たすために使用することができる。 どのように？ ATPは充電池のように機能します。
ATPが分解されると、エネルギーが放出されます。 このエネルギーは、細胞が仕事をするために使われます。 たとえば、筋肉の収縮という機械的な仕事では、ATPが収縮性の筋タンパク質を動かすエネルギーを供給します。
ATP は複雑な外見の分子ですが、私たちの目的には、充電式の電池として考えることができます。 ATPは、完全に充電された状態の電池で、糖とアデニン（ATPの「A」の部分）に結合した3つのリン酸塩（ATPの「TP」の部分は「三リン酸」の意味）から構成されています（図1）。 ATPの最後のリン酸が分解されると、エネルギーが放出される。
1分子のADPをATPに再充電するには大量のエネルギーが必要です。 このエネルギーは、2番目と3番目のリン酸基の間の結合に蓄えられます。 この結合が切れると、エネルギーは細胞が利用できる形で放出されます。