ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

代謝
たいしゃ
metabolism

生命維持活動に必須なエネルギーの獲得や，成長に必要な有機材料を合成するために生体内で起るすべての生化学反応の総称。複雑な分子を単純な分子へ分解してゆく過程でエネルギーを獲得する分解代謝または異化 (カタボリズム) と，単純な分子から複雑な分子を構築するためにエネルギーの消費を伴う合成代謝または同化 (アナボリズム) がある。生物が自己の生命を維持するために必要とするすべてのエネルギーは，究極的には太陽に由来するが，その大部分は熱という生物学的には直接利用できない形になっている。生物はこのエネルギーを代謝によって，活動に必要なエネルギーとして確保したり，自己の体の構築に必要な物質に合成したりする。光合成生物である植物は直接太陽エネルギーを利用して，二酸化炭素，水，アンモニアなどの無機成分から有機化合物を合成する。動物は植物を餌として摂取し，太陽エネルギーを蛋白質，炭水化物，脂質といった養分の形で間接的に獲得する。
生体内のエネルギー代謝に関与する化学反応は，アデノシン三リン酸 ATPという高エネルギー運搬化合物を介して行われる。異化反応の過程ではエネルギーが生み出され，ATPが合成される。同化反応の過程では，エネルギーが必要とされ，ATPが還元される。ここで言う還元とはリン酸基が外れて，初めにアデノシン二リン酸 ADPとなり，ついでアデノシン一リン酸となる反応である。食物から化学エネルギーを獲得する第一段階は，消化器官において摂取された巨大で複雑な食物分子を多数の比較的小さい分子へと分解することから始る。蛋白質はアミノ酸の断片へ，炭水化物は単糖へ，脂質は脂肪酸とグリセリンへ分解される。第二段階では低分子化したこれらの物質が細胞内で不完全な酸化を受ける。最終段階の第三段階はTCA回路という一連の化学反応からなっている。第二段階の産物であるピルビン酸がアセチルコエンザイムAとなりオキサロ酢酸 (→グリオキシル酸回路 ) と縮合してクエン酸となる。クエン酸はα-ケトグルタル酸などを経て再びオキサロ酢酸に再合成され，二酸化炭素を生成する。この間に分離された水素原子は一連の補酵素や水素受容体に次々と受渡されて，最終的に酸素と結合して水となる。この酸化の過程で獲得したエネルギーを利用して ADPをリン酸化し，ATPを合成する。酸素を必要とするこの ATP合成法は，酸化的リン酸化と呼ばれる。酸素を必要としない ATP合成法には，酵母や微生物の発酵，植物の光合成に伴う光リン酸化，動物の筋肉や肝細胞内で酸化的リン酸化のための酸素供給が不足した場合の解糖などがある。異化反応の過程で生じた中間産物と ATPとしてたくわえられたエネルギーを使用して，生体組織を構成する蛋白質，炭水化物，脂質，糖，核酸その他の物質がつくられる。また，生物が活動する際にも ATPが還元されて放出されたエネルギーが消費される。代謝におけるある種の化学反応とアセチル・コエンザイムAなどの中間産物は異化と同化のどちらの過程においても存在するが，ひとつの化合物の異化と同化は同一の化学反応経路が逆転して起るのではない。代謝におけるほとんどの化学反応は特異性をもつ酵素で媒介されており，異化および同化の反応はこれらの酵素の供給量により調節される。また，通常の酵素が結びつく基質とは別の特定分子と結びついて触媒活性を緩和するペースメーカー酵素と呼ばれる特殊な酵素があり，この酵素により代謝の微妙な調節が行われる。これらの特定分子は阻害分子とも呼ばれ，酵素の活性部位ではない別の部位と結びつくもので，それは ATP，その酵素が働く代謝過程の別産物，あるいは他の代謝過程に取込まれる物質であったりする。どの場合でも，生体の代謝均衡を保つための触媒反応が十分であるか否かによって阻害分子の有効量が定まる。
代謝の経過や経路に関する研究はいろいろな方法でなされてきた。ストレスや疾病などで代謝の均衡がくずれるとその代謝に関与する特定の化学物質が異常に蓄積されることがあるが，このような蓄積物質を調べることもひとつの方法である。また，生体に同位体 (→アイソトープ ) を含む化合物を与えて同位体元素が体内を通過して排出されるまでを監視することで，体内での代謝の経過について調査する方法もある。ヒトのさまざまな細胞組織の寿命については，この同位体を利用する研究で明らかにされてきた。肝細胞自体の寿命は数カ月であるが，肝細胞中の蛋白質は5日ごとに入替わることや，筋肉組織や脳組織の蛋白質は肝細胞の蛋白質よりもきわめて長い寿命であることなどが判明している。遺伝的な原因で特定の代謝酵素を合成できなくなった動物の突然変異体は，その欠損酵素の相手となる基質を細胞内に蓄積する。代謝酵素とその結びつく基質の組合せについては，このような動物を研究することで明らかにされてきた。ビタミンや蛋白質の摂取障害が原因となる代謝疾患は，肝臓や腎臓などの内分泌系の疾患に伴って発症したり，遺伝的障害の結果として引起される。

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知恵蔵の解説

代謝

新陳代謝の略。生物体がエネルギーおよび物質を外部から取り込み(同化)、体内で化学的に変化させ、不用なものを外部に放出する(異化)反応の総称。物質代謝とエネルギー代謝があるが両者は不可分な過程として進行する。代表的なものとして、光合成、ブドウ糖から一連の酸化還元反応によってATPを作る過程、核酸、たんぱく質、ホルモンなどの生体物質の生合成、生体成分を解毒・分解し排出する過程などがある。基礎代謝は、生物が安静状態で生命を維持できる最小限のエネルギー消費量をいう。

(垂水雄二 科学ジャーナリスト ／ 2007年)

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デジタル大辞泉の解説

たい‐しゃ【代謝】

［名］(スル)
１ 古いものと新しいものとが次々と入れ替わること。「新陳代謝」
２ 生体内で、物質が次々と化学的に変化して入れ替わること、また、それに伴ってエネルギーが出入りすること。

百科事典マイペディアの解説

代謝【たいしゃ】

物質代謝，物質交代，新陳代謝とも。生体内にある物質が分解・合成されることで，多くの化学反応の連続によって起こる。反応の一つ一つに別々の酵素が働くので，代謝には一群の酵素がリレー式に作用する。

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栄養・生化学辞典の解説

代謝

　体に取り込んだ物質を別の物質に変換したり，そのまま諸種の経路で排泄したりする体の機能．

世界大百科事典 第２版の解説

たいしゃ【代謝 metabolism】

代謝ということばは正確には新陳代謝の略語である。地球上の各種生物が外界との密接なかかわりをもちつつ，しかも自己の生命を維持するために，必要なさまざまな活動を推進するための最も基本になる活動が代謝にほかならない。代謝には，エネルギー代謝，物質代謝(物質交代)という二つの用語に示されるように，エネルギーの獲得，利用と物質の変換が不可欠な活動である。言い換えると，代謝とは酵素の触媒作用に助けられて，生物の体内で絶えまなく営まれている各種の化学反応の総称ともいえる。

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大辞林 第三版の解説

たいしゃ【代謝】

（ 名 ） スル
①
生体内の物質とエネルギーとの変化。外界から取り入れた物質をもとにした合成と分解とからなる物質の交代と、その物質の変化に伴って起こるエネルギーの生産や消費からなるエネルギー交代とが密接に結びついている。 → 物質交代
②
「新陳代謝」の略。

日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

代謝
たいしゃ
metabolism

生体内のあらゆる物質変化の総称で、物質代謝、新陳代謝ともいう。また、生体がその生命活動を維持するための最小必要量のエネルギー量を基礎代謝という。生体の細胞内に存在する物質を同定してみると、その生物の摂取する食物が細胞内に存在するすべての分子を含んでいるわけではなく、生体内に取り入れられてから大きな変化を受けてつくられることがわかる。極端な場合には、グルコース以外のすべての有機物が、その体内で合成されるという生物もある。これらの変化は一段階でおこるのではなく、一連の化学反応を経て、いろいろな中間体を通る。この過程でみられる変化を中間代謝という。
　代謝は、比較的簡単な分子から複雑な化合物を合成する反応（同化）と、高分子や巨大分子など複雑な化合物から簡単な分子に分解する反応（異化）に大別できる。同化の過程はエネルギーを要求し、異化の過程ではエネルギーが遊離される。このように物質代謝とエネルギー代謝は密接に共役している。生体物質の合成と分解の反応は一連の化学反応によって達成されており、その道筋を代謝経路とよぶ。生体内でみられる化学反応は多数あるが、それらを整理すると、ごく限られた代謝経路を中心としていることがわかる。［飯島康輝］

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