人体の構造と機能及び疾病の成り立ち

21－29　細胞内代謝と情報伝達に関する記述である。正しいのはどれか。
（1）ピルビン酸は、クエン酸回路の中間体である。
（2）酸化的リン酸化とは、ミトコンドリアで起こる。
（3）解糖系では、グルコース1分子当たりATPが38分子生成される。
（4）インスリンは、セカンドメッセンジャーである。
（5）アデニル酸シクラーゼは、cAMP（環状AMP）をATPへと変換する。

（1）（2）（3）が細胞内代謝に関する記述で、これは知っていなければならない。（4）（5）が情報伝達に関することで、新しいカリキュラムによる新傾向問題だ。

①グルコース代謝とATP産生のまとめ
　解糖とは1分子のグルコースが2分子のピルビン酸になるまでの経路である。この経路では2分子のATPが消費され、4分子のATPができる。また、2つのNADHができるが、NADH1分子につき酸化的リン酸化によって3分子のATPができるので、結局8分子のATPができることになる。
　次に、2分子のピルビン酸が2分子のアセチルCoAになるときに2分子のNADHができるので、ATPが6分子できる。
　2分子のアセチルCoAがクエン酸回路に入ると、2分子のGTP、6分子のNADH、2分子のFADH2ができる。GTP1分子はATP1分子に相当し、1分子のFADH2につき酸化的リン酸化によって2分子のATPができるので、結局24分子のATPができる。
　よって、1分子のグルコースが水と二酸化炭素まで分解されると合計8＋6＋24＝38分子のATPが産生される。酸化的リン酸化は電子伝達系で起こり、電子伝達系は当然ミトコンドリアにある。

②セカンドメッセンジャーとは？（21－24の解説と同じ）
　体内の細胞はお互いに話し合っている。話し合い方には大きく2つあって、神経系と内分泌系がこれに相当する。ホルモンはある細胞から分泌されて別な細胞に働きかける。これは情報伝達という見方ができる。例えば血糖値が上昇するとインスリンが分泌され、インスリンは筋肉細胞や脂肪細胞でのグルコースの取り込みを増加させることにより血糖値をもとに戻す。このときインスリンは「血糖値が高い」という情報を細胞から筋肉細胞や脂肪細胞の伝達したことになる。これを細胞外情報伝達という。別な言い方をすると「インスリンはファーストメッセンジャーである」となる。ホルモンは標的細胞の受容体に結合する。受容体はホルモンの情報を受け取ったわけだ。つまり受容体は郵便受けのようなものだ。受け取った情報は家の中に伝えなければ意味がない。この家の中の情報伝達が細胞内情報伝達だ。これを担う分子はたくさんある。サイクリックAMP、イノシトール3リン酸、ジアシルグリセロールなど小さな分子や、Gタンパク質、プロテインキナーゼA、プロテインキナーゼCなどの酵素も細胞内情報伝達に関与している。C2+イオンも重要な細胞内情報伝達を担っている。細胞内情報伝達の担い手を「セカンドメッセンジャー」という。

③cAMPについて
　グルカゴンやアドレナリンなどの受容体は細胞膜を7回貫通している構造をしている。このような受容体に共通なことがGタンパク質にリンクしていることだ。Gタンパク質は3量体でα、Β、γサブユニットからなる。受容体の細胞外部分にホルモンが結合するとGタンパク質は受容体の細胞内部分に結合しαサブユニットが遊離する。αサブユニットはアデニル酸シクラーゼに結合し活性化する。活性化したアデニル酸シクラーゼATPを加水分解してcAMPを生成する。cAMPはcAMP依存性プロテインキナーゼ（PKA）の調節サブユニットに結合し、PKAを活性化する。PKAは細胞内のタンパク質をリン酸化する。後は、次々にリン酸化カスケードが起こって、いろいろなタンパク質の機能や酵素活性を調節する。ひとつ例をあげるとグリコーゲン合成酵素はリン酸化によって抑制され、ホスホリラーゼはリン酸化によって活性化する。その結果、グリコーゲンの分解が促進される。

正解は（2）