「電池が切れた」
透真が時計を見ている。
「電子が流れなくなったんだ」怜が言った。
「電子？」奏が聞く。
「酸化還元反応。電子の受け渡しだ」
ミリアがノートに書いた。「酸化＝電子を失う、還元＝電子を得る」
「逆に見える」奏が混乱した。
「酸素が関わる反応から命名された」怜が説明した。「今は、電子の移動で定義する」
「覚え方は？」透真が聞く。
「OIL RIG。Oxidation Is Loss, Reduction Is Gain」
「英語の語呂合わせか」奏が納得した。
怜がホワイトボードに図を描いた。
「酸化還元電位。電子を受け取りやすさの指標」
「電位が高いほど、電子を受け取りやすい」
ミリアが具体例を示した。「O₂/H₂O: +0.82 V、NAD⁺/NADH: -0.32 V」
「電位差があると？」奏が推測した。
「電子が流れる。高い電位に向かって」
「電流みたい」透真が言った。
「まさに。生体内では、この電子の流れがエネルギー源になる」
怜が続けた。「電子伝達系。ミトコンドリアの内膜にある」
「どういう仕組み？」奏が聞く。
「NADHが電子を供給する。その電子が、複数のタンパク質複合体を経由して、最終的に酸素に渡される」
ミリアが図を描いた。電子が階段を降りるように移動する。
「各ステップで、エネルギーが放出される」怜が説明した。
「そのエネルギーは？」
「プロトンを膜の外に汲み出すのに使われる。プロトン勾配ができる」
透真が思い出した。「前に習ったプロトンだ」
「そう。そのプロトン勾配が、ATPを作る」
奏がまとめた。「電子の流れ→プロトン勾配→ATP」
「完璧」怜が認めた。
ミリアが付け加えた。「酸化還元電位の差が、エネルギーの源」
「どれくらいのエネルギー？」奏が聞く。
怜が計算した。「ΔG = -nFΔE。nは電子数、Fはファラデー定数、ΔEは電位差」
「NADHから酸素まで、約1.1 Vの電位差。これで、約220 kJ/molのエネルギーが得られる」
「大きいの？」透真が確認した。
「ATP 1分子の合成に約30 kJ/mol必要。理論上、7分子以上作れる」
「でも、実際は？」
「効率が100パーセントじゃない。実際には、約2.5分子」
奏が疑問を持った。「なぜ効率が悪いの？」
「エネルギーの一部が熱になる。それに、プロトン漏れもある」
ミリアが補足した。「でも、約40パーセントの効率。車のエンジンより高い」
「生命って、効率的なんだ」透真が感心した。
怜が続けた。「酸化還元反応は、代謝の中心」
「例えば？」
「光合成。水を酸化して、CO₂を還元する」
「逆の反応？」奏が確認した。
「そう。呼吸は、糖を酸化して、酸素を還元する。光合成は、その逆」
ミリアが図に書き足した。「生態系は、酸化還元のサイクル」
「植物が還元、動物が酸化」透真が理解した。
「簡略化すれば、そう」怜が認めた。
奏がふと思った。「じゃあ、抗酸化物質って？」
「電子を供給して、酸化を防ぐ物質」怜が答えた。
「ビタミンCとか？」
「そう。自分が酸化されることで、他の分子を守る」
ミリアが付け加えた。「活性酸素種も、酸化還元反応」
「活性酸素って、悪いもの？」透真が聞く。
「諸刃の剣」怜が説明した。「殺菌には役立つが、過剰だと細胞を傷つける」
「だから、抗酸化物質が必要」奏が納得した。
怜が最後に言った。「酸化還元電位が揺れるとき、エネルギーが生まれる」
「電子の流れが、生命を支える」ミリアが確認した。
透真が新しい電池を入れた。「これも、酸化還元反応」
「そう。亜鉛が酸化され、二酸化マンガンが還元される」
「生命も、電池みたいなものなんだ」奏が呟いた。
窓の外で、太陽が輝いている。光のエネルギーが、電子を励起する。酸化還元の巨大なサイクルが、地球全体を包んでいる。
「次は、糖について話そう」怜が提案した。
三人は頷いた。酸化還元の旅は、まだ終わらない。