乳酸とミトコンドリア内エネルギー産生の関係について

こんにちは！
パーソナルトレーナーの井上です。

生理学の基本的な知識は、すべての運動指導者にとって必要な科目です。

少しでも参考になればと思いますので、是非ご覧ください。

NADとNADH

グルコースが分解されピルビン酸になるまでに、２つのNADから、２つのNADHができる。

ところがNADHを利用してATPを産生するには、ミトコンドリアに入る必要があるが、NADHはミトコンドリア膜を通過できず反応が遅くなる。

したがって糖質分解が多く進む状況では、NADHが溜まってきてNADがなくなってきてしまい全体の反応も進まなくなる。

そこで、これを解消するために乳酸脱水素酵素の働きによってピルビン酸が細胞質で乳酸となると、これによりNADHもNADに戻る。

これでNADが供給されることになるので、糖質の分解をまた進めることができる。

※乳酸脱水素酵素による反応
乳酸脱水素酵素によってピルビン酸が乳酸になり、NADHがNADになる。
逆に乳酸がピルビン酸になり、NADがNADHになる反応もこの酵素である。

乳酸とATPの関係

このピルビン酸を乳酸にする過程は酸素が要らない。

ピルビン酸をTCA回路で完全に分解するには、酵素が必要である。

酸素がないことにより、NADHが溜まるということはミトコンドリアが働いていない。乳酸ができるのも酸素が不要。よって乳酸蓄積は無酸素状態によると解釈されてきた。

この考え方では糖質の分解量の多い少ないを考慮せず、ミトコンドリアの反応のみを考えている。実際にはミトコンドリアの反応は精密にコントロールされ常時働いているが、糖質分解はそうではない。

運動開始時に急に増えることがある。そうすると酸素があってミトコンドリアは働いていてもその反応量以上にピルビン酸ができ、NADHが溜まってしまうことが考えられる。

その場合でもピルビン酸から乳酸ができればNADが供給される。

このように糖質分解がミトコンドリアの反応可能量以上に高まれば、酸素があっても乳酸ができる。※生きている以上は、酸素がなくなることはありえない。

そしてその乳酸はその後にミトコンドリアで酸化されるエネルギーである。

このように乳酸ができるのは、体内が無酸素状態だからではない。

これまで乳酸ができると、２つのＡＴＰができるといわれてきた。

このように説明されると乳酸ができれば２つＡＴＰができ、乳酸がでないと２つのＡＴＰもできないかのように解釈できると思われるが、

２つのATPは糖質の分解途中でできる。つまり、糖質が分解されれば必然的に２つのATPができるので、乳酸ができないかということが２つのATPを生み出す生み出さないを直接決めるのではない。

※乳酸はNADHをNADに戻して糖質の分解を進めるためにできている。
乳酸ができてから、２つのATPを生み出すわけではない。