管理栄養士の過去問
第38回
午前の部 問19

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問題

第38回 管理栄養士国家試験 午前の部 問19 (訂正依頼・報告はこちら)

生体エネルギー源と代謝に関する記述である。最も適当なのはどれか。1つ選べ。
  • ヒトは、独立栄養生物である。
  • クレアチンリン酸は、高エネルギーリン酸化合物である。
  • ATPの産生は、同化の過程で起こる。
  • 電子伝達系では、二酸化炭素が産生される。
  • 脱共役たんぱく質(UCP)は、ATPの産生を促進する。

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この過去問の解説 (3件)

01

生体のエネルギーの代謝について理解しておく必要があります。

選択肢1. ヒトは、独立栄養生物である。

ヒトは、従属栄養生物です。

 

独立栄養生物とは無機物によってエネルギーを補うことのできる生物です。

従属栄養生物とは他の生物から有機物を得てエネルギーを補う生物であり

ヒトは従属生物にあたります。

選択肢2. クレアチンリン酸は、高エネルギーリン酸化合物である。

正解です。

 

クレアチンリン酸はエネルギーの貯蓄に関与しています。

クレアチンリン酸は、瞬発的な運動時に筋肉でクレアチンとリン酸に変化し、

ADPにリン酸を供与し、生成したATPが筋肉のエネルギーとして利用されます。

 

選択肢3. ATPの産生は、同化の過程で起こる。

ATPの産生は、異化の過程で起こります。

 

同化とはエネルギーを消費し、生命活動に必要な高分子化合物などを合成する過程です。

異化とは生体内の高分子化合物を分解する過程であり、

ATPの産生は、異化の過程で起こります。

 

 

選択肢4. 電子伝達系では、二酸化炭素が産生される。

電子伝達系では、ATPと水が産生されます。

二酸化酸素は産生されません。

 

二酸化炭素が産生されるのは、グルコースが解糖系とクエン酸回路で

酸化されたときです。

選択肢5. 脱共役たんぱく質(UCP)は、ATPの産生を促進する。

脱共役たんぱく質(UCP)は、ATPの産生を抑制します。

 

脱共役たんぱく質(UCP)はATP合成の代わりに熱産生を行います。

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02

代謝経路ついて整理しておきましょう。

選択肢1. ヒトは、独立栄養生物である。

不正解です。

ヒトは従属栄養生物です。

 

独立栄養生物とは自らの細胞成分のすべてをCO₂、H₂O、NH₃などの単純な分子から合成できるもので、植物や藍藻類、一部の原核生物が含まれます。

選択肢2. クレアチンリン酸は、高エネルギーリン酸化合物である。

正解です。

 

リン酸結合を加水分解したときの自由エネルギーの変化が大きい結合を高エネルギーリン酸結合といいます。

選択肢3. ATPの産生は、同化の過程で起こる。

不正解です。

ATPの産生は異化の過程で起きます。

 

ADPやAMPからATPを合成するには、高エネルギーリン酸結合を生成しなければならず、それに必要なエネルギーは物質を異化(酸化)することによって得られます。

同化(還元)はエネルギー必要とする反応です。

選択肢4. 電子伝達系では、二酸化炭素が産生される。

不正解です。

電子伝達系では、二酸化炭素産生されません。

 

電子伝達系はATPを合成する際にH₂Oを生じます。

二酸化炭素を放出する反応は脱炭素反応です。

選択肢5. 脱共役たんぱく質(UCP)は、ATPの産生を促進する。

不正解です。

脱共役たんぱく質はATPの産生を抑制します。

 

脱共役たんぱく質はATP合成酵素と同じように水素イオンを通すが、その際にATPの合成は行われず、熱のみが産生されます。

このためATPの産生は抑制されます。

 

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03

エネルギーは、アデノシン三リン酸(ATP)を消費することで供給されます。

生体内では、解糖系、TCA回路、および電子伝達系を中心に、炭水化物、脂質、たんぱく質を代謝する過程でATPが生じます。

選択肢1. ヒトは、独立栄養生物である。

不適です。

 

ヒトは、従属栄養生物です。

 

従属栄養生物とは、外部から有機物を摂取する生物です。

独立栄養生物とは、自ら有機物を生み出す生物です。植物は光合成によって無機質から有機物を合成するため、独立栄養生物の代表格です。

選択肢2. クレアチンリン酸は、高エネルギーリン酸化合物である。

適切な文章です。

 

クレアチンリン酸は、ATP合成のためのリン酸基を貯蔵する高エネルギーリン酸化合物の1つです。

クレアチン、クレアチンリン酸は、筋肉などのエネルギー消費が激しい組織に多く見られます。

選択肢3. ATPの産生は、同化の過程で起こる。

不適です。

 

ATPの産生は、以下の過程で起こります。

 

同化とは、エネルギーを使って単純な物質から複雑な物質を合成する反応です。

異化とは、複雑な物質を分解してエネルギーを得る反応です。

同化と異化は、生命維持のために細胞内で協調的に制御されており、この反応を合わせて代謝と呼びます。

選択肢4. 電子伝達系では、二酸化炭素が産生される。

不適です。

 

電子伝達系では、水が生成されます。

 

二酸化炭素はTCA回路などで産生されます。

選択肢5. 脱共役たんぱく質(UCP)は、ATPの産生を促進する。

不適です。

 

脱共役たんぱく質は、ATPの産生を阻害します。

脱共役たんぱく質(UCP)とは、ミトコンドリア内に存在するたんぱく質で、酸化的リン酸化を阻害し、ATP合成の代わりに熱産生にエネルギーを利用するたんぱく質です。

まとめ

ATPは、アデニンにリボースが結合したヌクレオシド(アデノシン)にリン酸基3個が高エネルギーリン酸結合した高エネルギーリン酸化合物です。

ATPの高エネルギーリン酸結合が加水分解され、脱リン酸化することでエネルギーが放出されます。

その際に生じたアデノシン二リン酸(ADP)は再びリン酸化されATPとして再利用されます。

ATP消費により生じたリン酸は、クレアチンリン酸への合成に用いられ、ADPからATPが合成される際には、クレアチンリン酸のリン酸が用いられます。

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