分子状酸素は、細胞呼吸の際に電子輸送連鎖の最後の電子受容体として機能する。

細胞呼吸は酸素を必要とするため、好気性プロセスとして考えられている。

細胞呼吸は、単純な有機化合物であるグルコースから始まる、ATPの形でエネルギーの生産に関与する普遍的な反応のセットです。

細胞呼吸には、解糖、クレブス回路、電子伝達連鎖の3つの段階があります。

細胞呼吸とは

細胞呼吸は、生化学的エネルギーがATPのエネルギーに変換される過程です。

地球上に生息するすべての生物に見られる普遍的なプロセスです。

細胞呼吸では、二酸化炭素と水が老廃物として排出されます。

炭水化物、タンパク質、脂肪は、まずグルコースに変換され、細胞呼吸に使用されます。

ATPは細胞エネルギーの主要通貨として機能する。

細胞呼吸は、解糖、クレブスサイクル、電子輸送連鎖の3つのステップを経て行われる。

細胞呼吸の最初のステップは解糖で、グルコース（C6）が2つのピルビン酸（C3）分子に分解される。

これは細胞質で起こる。

細胞呼吸の第2段階はクレブスサイクルです。

クレブスサイクルの別名は、クエン酸サイクル、TCAサイクルです。

真核生物ではミトコンドリアマトリックスの内部で起こる。

したがって、2つのピルビン酸分子がミトコンドリア内に輸入される。

原核生物では、細胞質自体で起こる。

次に、ピルビン酸は酸化的脱炭酸を受け、アセチル-CoAを生成し、これがオキサロ酢酸（C4）と結合し、クエン酸（C6）を形成する。

最後に、すべてのアセチル-CoAは、二酸化炭素、6NADH、2FADH2、2ATPに変換される。

細胞呼吸の第三段階は、電子輸送系です。

酸化的リン酸化は電子輸送連鎖のメカニズムであり、ミトコンドリアのクリステにある酵素がこれを司っている。

NADHとFADH2を酸化することで30ATPの産生を助ける。

細胞呼吸が完了するまでの過程を図1に示す。

図1：細胞呼吸の様子

なぜ、細胞呼吸は好気性プロセスなのか？

酸素は電子伝達連鎖の最終的な電子受容体として機能する。

したがって、酸素が存在すると、NADHとFADH2が酸化的リン酸化を受け、ATPが生成される。

分子状酸素は、電子伝達連鎖の最終段階で2個の電子を受け取り、水を生成する。

細胞呼吸のプロセスには酸素が必要なので、好気性プロセスである。

酸素がない場合は、無機硫酸塩や硝酸塩が最後の電子受容体として働く。

これは嫌気性呼吸の一種である。

発酵も嫌気性呼吸の一種で、酸素がない状態でピルビン酸が乳酸またはエタノールに変化する。

細胞呼吸の3つのステップは、解糖、クレブス回路、電子輸送鎖です。

解糖では、グルコースがピルビン酸に分解される。

クレブス回路では、アセチルCoAが完全に分解されて二酸化炭素になり、NADHとFADH2といった高エネルギー分子が生成される。

このNADHとFADH2は、電子伝達系でATPの生成に利用される。

酸素分子は電子伝達連鎖の最終電子受容体として働くため、細胞呼吸は好気性プロセスです。