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酸化系：TCA回路はミトコンドリアのマトリックスで行われる９段階からなる環状の代謝経路である
ピルビン酸 脂肪酸 アミノ酸
│ │ │
│←────┴────┘
↓
アセチルCoA
│
＋←──────┐
↓ │
クエン酸 │ O2
↑ │ │
↓ │ ┏━┿━┓
cis-アコニット酸 │ NADH2 ┃ └─╂─→ H2O
↑ │────→┃ ┃
↓ │ ┃呼吸鎖┃
イソクエン酸 │ FADH2 ┃ ┃
│ │────→┃ ┌─╂─→ ATP
↓ │ ┗━┿━┛
オキサロコハク酸 │ │
│ │ ADP P
↓ │
2-オキソグルタル酸 │ CO2
│ │────→
↓ │
スクシニル-CoA │
↑ │
↓ │
コハク酸 │
↑ │
↓ │
フマル酸 │
↑ │
↓ │
リンゴ酸 │
↑ │
↓ │
オキサロ酢酸────┘
│ │ │
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アセチルCoA
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＋←──────┐
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クエン酸 │ O2
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cis-アコニット酸 │ NADH2 ┃ └─╂─→ H2O
↑ │────→┃ ┃
↓ │ ┃呼吸鎖┃
イソクエン酸 │ FADH2 ┃ ┃
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オキサロコハク酸 │ │
│ │ ADP P
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2-オキソグルタル酸 │ CO2
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スクシニル-CoA │
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コハク酸 │
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フマル酸 │
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リンゴ酸 │
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オキサロ酢酸────┘
TCA 回路により生成されたエネルギーを使って、ミトコンドリア内膜と外膜の間に水素イオンをくみ出す。その水素イオン濃度差を使って、イオンタービンを回して ATP を産生する。水を高いところにくみ上げて、それを一気に落下させてタービンで発電するのと似ている。
もともとイオンタービンは神経細胞などにあって、ATP を使って特定のイオンをくみ出すものである。ミトコンドリアの祖先の細菌はそれを逆に回してATPを産生する回路を獲得したと考えられている。
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