問題
最も多くのエネルギーをつくりだすことができるのは、呼吸のどの過程でしょうか？
①解糖系 ②クエン酸回路 ③電子伝達系
解説
からだのあらゆる臓器や器官が活動するためにはエネルギーが必要です。
そして、そのエネルギーを得るために全身の細胞の中で呼吸が行われています。
呼吸の化学反応式は
C6H12O6（グルコース）＋O2（酸素）→6H2O（水）＋6CO2（二酸化炭素）＋エネルギー
で表すことができ、「グルコース（ブドウ糖）を酸素を使って『分解』あるいは『燃焼』させることによりエネルギーを取り出し、水と二酸化炭素が発生する反応」といえます。
また、主な呼吸の場となるのは、細胞内の「ミトコンドリア」という細胞小器官です。
実際には、呼吸はいくつかの過程に分かれており、また「ミトコンドリア」以外の部分でも行われています。
「呼吸」は大きく「解糖系」「クエン酸回路」「電子伝達系」の３つの過程に分かれています。
まず、1つめの過程が「解糖系」です。
その名の通り、はじめに「糖を分解する」過程です。
「呼吸」といえば酸素が必須のイメージがありますが、この過程ではまだ酸素は必要ありません。
また、「解糖系」は「ミトコンドリア」ではなく、ミトコンドリアの外の部分である「細胞質基質」で行われます。
「解糖系」の化学反応式は
C6H12O6（グルコース）＋２NAD+→2C3H4O2（ピルビン酸）＋2NADH＋2H+（水素イオン） ＋２ATP（エネルギー）
で表すことができ、「グルコースをピルビン酸に分解し、水素イオンとエネルギーが発生する」反応です。
NADは水素イオンの移動に関与しますが、全体像をより理解しやすくするため本記事ではくわしい説明は割愛します。
興味をもっていただいた方は成書などをご参照ください。
ちなみにエネルギーの単位である「ATP」とは「アデノシン三リン酸」という物質であり、アデノシンに３つのリン酸がくっついて構成されています。
「ATP」のリン酸が１つちぎれて「ADP（アデノシン二リン酸）」となるときに大きなエネルギーが発生し、
反対に「ADP」にリン酸を再び１つくっつければ「ATP」にもどるので「エネルギーの単位」例えるなら「エネルギーの通貨」として使い勝手が良いのです。
余談ですが「ATP」は医療の現場で、不整脈の薬などとしても使われています。
２つめの過程が「クエン酸回路」です。
「クエン酸回路」は「ミトコンドリア」の「マトリックス」という場所で行われます。
「クエン酸回路」全体の化学反応式は次の通りになります。
2C3H4O6（ピルビン酸）＋6H2O＋８NAD+＋２FAD→６CO2（二酸化炭素）＋8NADH＋8H+（水素イオン）＋2FADH2 ＋２ATP（エネルギー）
FADはNADと同様、水素イオンの移動に関わる物質です。
「クエン酸回路」はシンプルにいうと「ピルビン酸から水素イオンを取り出して、二酸化炭素とエネルギーが発生する」過程です。
まず、先ほど「解糖系」で生成された「ピルビン酸」が「アセチルCoA」という物質に変化し、さらに「オキサロ酢酸」という物質と合体することで「クエン酸」という物質が合成されます。
この「クエン酸」が「クエン酸」→「イソクエン酸」→「αケトグルタル酸」→「コハル酸」→「フマル酸」→「リンゴ酸」→「オキサロ酢酸」と変化し、再び「オキサロ酢酸」が「アセチルCoA」と反応して「クエン酸」にもどります。
「ピルビン酸」が「アセチルCoA」へ変化してからループをまわる一連の流れが「クエン酸回路」です。
回路をまわる間に計６分子の二酸化炭素（CO2）と計10分子の水素イオン（H+）が発生します。
呼吸によって二酸化炭素（CO2）が発生することは有名ですが、実はエネルギー産生においては水素イオン（H+）が重要であり、
「解糖系」と「クエン酸回路」で発生した水素イオン（H+）がこの後に起こる過程の伏線となっています。
ちなみに「クエン酸回路」自体は酸素を必要としない反応ですが、酸素が存在しないと回路が止まってしまいます。
最終段階となる３つめの過程が「電子伝達系」です。
全体像としては非常にシンプルで、これまで「解糖系」と「クエン酸回路」で集めてきた水素イオン（Ｈ+）を酸素（O2）と反応させる過程です。
この過程で「電子（e–）」がリレーのバトンのように次々と受け渡され、莫大なエネルギーが発生するのです。
いいかえると、「電子を伝達することで大きなエネルギーを得る」過程が「電子伝達系」です。
「電子伝達系」は「ミトコンドリア」の「内膜」で行われます。
少々極端な表現になりますが、「水素イオンと酸素を反応させてエネルギーを得ることが呼吸のメインイベントで、メインイベントに必要なアイテムである水素イオンを下準備で集める」というのが呼吸の過程の全体像です。
「電子伝達系」の化学反応式は次の通りになります。
10NADH＋10H+（水素イオン）＋2FADＨ2＋６O2（酸素）→10NAD+＋2FAD＋12H2O（水） +34ATP（エネルギー）
式は複雑ですが、全体としては「水素イオン（Ｈ+）を酸素（O2）と反応して水（H2O）が生成した」というわかりやすい反応です。
「電子伝達系」は、もちろん酸素を必要とする過程です。
式をみても明らかなように、34ATPという「解糖系」や「クエン酸回路」とは比較にならないほど大きなエネルギーを得ることができる反応です。
以上から、最も多くのエネルギーをつくりだすことができるのは③電子伝達系となります。
解答
③電子伝達系