その後ピルビン酸はミトコンドリアに入り、TCA回路はマトリックスで行われます。 。, 電子伝達系は、ミトコンドリア内膜のクリステに存在する。マトリックスのクエン酸回路で生産されたNADHとFADH2はプロトンと電子を放出し、NAD+とFADを再生する。プロトンは、電子伝達系の電子のエネルギーによって膜間腔に引き込まれる。2つの電子は最終的にマトリックスの酸素に受け取られ、電子伝達系を終結させる。プロトンはATPシンターゼによる化学浸透の過程でマトリックスに戻る。, “Distribution of metabolites between mitochondria and cytosol of perfused liver”, https://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=ミトコンドリアマトリックス&oldid=76450089. 内膜は内部に深く折れ込みクリスタ(クリステ)と呼ばれます。 ぜひご活用ください。(チャンネル登録よろしくお願いいたします), 知識の確認・基礎力の向上にはクイズ形式も最適です。 用語「マトリックス (matrix)」の説明です。正確ではないけど何となく分かる、IT用語の意味を「ざっくりと」理解するためのIT用語辞典です。専門外の方でも理解しやすいように、初心者が分かりやすい表現を使うように心がけています。 クリスタの内部には種々の酵素が含まれ、これにより栄養素を燃焼してエネルギーを得ています。, 解糖はミトコンドリアの外、細胞質で行われます。 外膜と並行になっている箇所が内境界膜で、マトリックス内に陥入している箇所がクリステ膜す。 ©Copyright2020 生命系のための理工学基礎.All Rights Reserved. ミトコンドリア膜間腔(みとこんどりあまくかんくう、みとこんどりあまくかんこう、mitochondiral intermembrane space)は、ミトコンドリアの内膜と外膜の間の領域である。ミトコンドリアの機能や維持、さらには細胞自体の生死に関わる重要な因子を多く含んでいる。[1], ミトコンドリアの内膜は、一般的にマトリックス側に大きく突出したクリステという構造を取っている。そのため膜間腔も、外膜と内膜に挟まれた周縁部と内膜のみに挟まれたクリステ内腔とに分けられ、両者の内容物には差がある。[1]構造上も、周縁部の厚みが内膜や外膜を構成する脂質二重層と同程度(およそ6nm)であるのに対し、クリステ内腔はおよそ2倍の厚さがある。[2], 外膜にはポリンと呼ばれるチャンネルタンパク質が存在しているため、イオンや低分子化合物は細胞質と膜間腔とを自由に移動でき、したがってそれらの組成は細胞質と似通っている。しかし分子量の大きなタンパク質などは、通常は自由に移動することができず、細胞質とは異なる独特の空間となっている。還元的な環境に保たれた細胞質と比べて、膜間腔はより酸化的な環境であり、膜間腔のタンパク質ではジスルフィド結合が形成されていることが多い。[1], ミトコンドリア内部のタンパク質は大部分が細胞核コードの遺伝子から転写・翻訳されているが、一般にミトコンドリア外膜のポリンを通過することができない。そこでまず外膜上のTOM複合体を通り膜間腔に到達するが、それからミトコンドリア内部の区画(膜間腔、内膜、マトリックス)への仕分け過程はかなり複雑である。そのうち膜間腔で機能するタンパク質は、おおよそ3通りの過程で仕分けされている。[1]. ミトコンドリアマトリックス(Mitochondrial matrix)は、ピルビン酸その他の小さな有機分子の酸化を触媒する可溶性酵素を含むミトコンドリアの部分である。, マトリックスはミトコンドリアDNAとリボソームも含む。「マトリックス」という用語は、この空間が細胞質と比較すると粘着質であることに由来する。細胞質の水分含量はタンパク質1mg当たり3.8μlであるのに対し、ミトコンドリアマトリックスでは、タンパク質1mg当たり0.8μlの水分含量である[1]。ミトコンドリアがどのようにして、ミトコンドリア内膜内外の浸透圧の平衡を保っているのかは分かっていないが、膜は、水の輸送を調整する導管と考えられているアクアポリンを持つ。ミトコンドリアマトリックスのpHは、約7.8である[2] ミトコンドリアは私たちが摂取した食物からエネルギーを取り出して、体内で利用することのできるATPというエネルギー通貨に変換してくれます。, このエネルギー通貨を消費することで代謝反応を進めたり、体を動かすことができるのです。その存在範囲は動物や植物、菌類の全細胞にわたります。, ミトコンドリアの膜には外膜と内膜の2つがあります。内膜に囲まれた領域をマトリックスと呼びます。内膜は内境界膜とクリステ膜の領域に分類されます。, 外膜と並行になっている箇所が内境界膜で、マトリックス内に陥入している箇所がクリステ膜す。さらに、外膜と内境界膜で囲まれた領域を膜間腔、陥入したクリステ膜に囲まれた領域をクリステ内腔と呼びます。, ミトコンドリアの外膜は、イオンであったり分子量が5000以下の分子であれば自由に投下することができます。それは外膜にポリンと呼ばれる水溶性の小孔が多数存在しているからです。, また、ミトコンドリアには独自のDNAがマトリックス内に含まれています。ミトコンドリアDNAは環状二本鎖で、転写調節の機能も兼ね備えた骨格タンパク質と複合体を形成して核様体として存在しています。, ミトコンドリアDNAのコードする遺伝子数は少なく、rRNAやtRNA、電子伝達系に関わるタンパク質が主なものになっています。, ミトコンドリアのメインの機能と言えば、私たちが摂取した食物を分解する過程でエネルギーを取り出すことです。これを呼吸といいます。呼吸とは、何も息を吸ったり吐いたりすることによる酸素と二酸化炭素のガス交換を指すだけではありません。食物を消化して得られたグルコースなどを分解してエネルギーを得るはたらきも呼吸といいます。, 例えば中学高校の生物の授業では、このような呼吸によるエネルギー生産の反応式に触れたことと思います。, C6H12O6 + 6H2O + 602 → 6CO2 + 12H2O + エネルギー, これも呼吸の反応です。実際にはH2Oも反応物として加わるので、上の式の方がより正しいです。, さて、上の反応式が起こる過程は解糖系とクエン酸回路、電子伝達系の流れに3分割することができます。ここではグルコース1分子の分解を例にして、この3つの過程を簡単に解説していきます。, 1C6H12O6(グルコース) → 2C3H4O3(ピルビン酸) + 2NADH + 2ATP, 解糖系でまずはATPを2分子得ることができました。反応は10段階に分かれていて、酸素を消費しないのが特徴です。生成した2つのピルビン酸はクエン酸回路へと回されます。, NADHという物質もエネルギー通貨の1種で、最終的には酸化的リン酸化の過程でATP合成に利用されます。注意しておきたいのが、この反応はミトコンドリア内ではなく細胞質で進行することです。, クエン酸回路では、ピルビン酸がアセチルCoAを経て回路状の代謝反応に取り込まれます。, 上の2式によって得られた8つのNADH2つのFADH2も解糖系の場合と同様に、酸化的リン酸化でATPを合成するためのエネルギー源として消費されます。1式目の反応が進んだ際にはCO2が2分子生成し、2式目ではH2Oが6分子消費されてCO2が4分子生成します。, また、クエン酸回路に入ることのできる物質はピルビン酸だけではありません。脂質の消化によって得られる脂肪酸もミトコンドリアのマトリックス内に輸送され、反応を経ることでアセチルCoAが生成されます。, 脂肪酸が脂肪酸アシルCoAになると、脂肪酸酸化回路に取り込まれます。この回路を一周するごとに、脂肪酸アシルCoAのカルボキシ末端側から炭素が2個分切り取られ、アセチルCoAが生成します。このように脂肪酸からアセチルCoAを生成する代謝経路をβ酸化と呼びます。, 例えば、ステアリン酸は示性式がCH3(CH2)16COOHで炭素数が18個の脂肪酸ですから、18÷2で9個のアセチルCoAを生成することが期待できます。, ここでは解糖系とクエン酸回路で得られたNADHやFADH2を消費することで大量のATPを合成することができます。この反応は、以下の流れにしたがってミトコンドリアの内膜で進行します。, このようにしてできた多数のATPが体内のいたるところでエネルギー源として利用できるのです。. 電子伝達系は、ミトコンドリア内膜のクリステに存在する。マトリックスのクエン酸回路で生産されたnadhとfadh2はプロトンと電子を放出し、nad+とfadを再生する。 講座の視聴 & 一問一答・国試過去問の演習データ(PDF)は完全無料。 【2020/01/13 更新】このノートは鍼灸師の国家試験対策用にまとめています。 はじめに こんにちは、 もむけ@鍼灸師柔道整復師国家試験対策です。 このノートは 【生理学】細胞小器官について をまとめてます。 細胞小器官とは 細胞小器官は細胞質の中にある器官で様々な役割を持つ。

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