管理栄養士 過去問
第40回（2026年）
問20 (人体の構造と機能及び疾病の成り立ち 問4)
問題文
生体エネルギー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。
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問題
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管理栄養士試験 第40回（2026年） 問20（人体の構造と機能及び疾病の成り立ち 問4） （訂正依頼・報告はこちら）
生体エネルギー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。
- AMPは、高エネルギーリン酸化合物である。
- ATP合成酵素は、ミトコンドリア外膜に存在する。
- ATP合成酵素は、細胞内外のCa2＋濃度勾配により駆動される。
- 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、ミトコンドリア内膜に存在する。
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この過去問の解説 （3件）
01
ミトコンドリアでのATP合成に関する問題です。
代謝に関しての問題は頻出問題なので覚えておきましょう。
不正解です。
高エネルギーリン酸結合を持っていない状態です。
不正解です。
内膜に存在します。
不正解です。
カルシウムイオンの濃度ではなく、水素イオンの濃度勾配です。
不正解です。
二酸化炭素が生産されるのはTCA回路（クエン酸回路）やピルビン酸の酸化です。
正解です。
ミトコンドリア内膜に存在します。
ミトコンドリア内膜でエネルギー（ATP）が生み出されている構図を覚えましょう。
脱共役たんぱく質（UCP）はエネルギーの回路を通さず、熱として放出する特殊な役割を持っています。
脱共役たんぱく質（UCP）は褐色脂肪組織に多く含まれています。
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02
代謝に伴うエネルギーの変換を生体エネルギーと言います。
解糖系やクエン酸回路、電子伝達系など理解を深めておきましょう。
不正解です。
AMP（アデノシン一リン酸）はリン酸が1つしかないので、高エネルギーリン酸結合を持たないため、高エネルギーリン酸化合物ではありません。
高エネルギーリン酸化合物とは、リン酸同士の結合部分に大きなエネルギーを蓄えている物質のことを言います。
主な高エネルギーリン酸化合物は「ATP（アデノシン三リン酸）」「クレアチンリン酸」「PEP(ホスホエノールピルビン酸）」「1,3-BPG（1,3-ビスホスホグリセリン酸）」「GTP、CTP等」です。
不正解です。
ATP合成酵素は、ミトコンドリア内膜に存在します。
不正解です。
ATP合成酵素は、細胞内外のH＋濃度勾配により駆動されます。
不正解です。
電子伝達系では、水が産生されます。
二酸化炭素が産生されるのは「クエン酸回路」です。
正解です。
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03
本問は、ATPの代謝メカニズムや、ミトコンドリアの構造・機能に関する問題です。
「高エネルギーリン酸結合の条件」と「ミトコンドリアのどこで何が起きているのか」をセットで押さえることが問題を解くコツです。
ミトコンドリアとエネルギー代謝の重要事項を、頭の中で1つの絵として思い描けるように整理しておきましょう。
💡 1. 高エネルギーリン酸結合の条件
【ピロリン酸結合（酸無水物結合）】：
リン酸とリン酸が結びついた、切れるときに大きなエネルギーを放出する結合のこと。
＜該当するもの＞
ADP、ATP（およびCTP、UTP、GTP、クレアチンリン酸など）
＜該当しないもの＞
リン酸が1個のみのエステル結合を持つ。AMP
💡 ミトコンドリア代謝の整理シート
●【TCA回路（ミトコンドリアのマトリックス内）】：
二酸化炭素（CO２） が産生される。
●【電子伝達系＆ATP合成酵素［ミトコンドリアの内膜（および膜間腔）］】：
駆動源は 水素イオン（プロトン：H＋）の濃度勾配。
電子の勢いで水素イオン（H＋）を外側の膜間腔（たまり場）へ汲み出す。
その濃度勾配を利用して、内膜にあるATP合成酵素を通ってマトリックスに戻るときに ATP が合成される。
最後に酸素と結びつき、「水（H２O）」 ができる。
●【脱共役たんぱく質（UCP）［ミトコンドリアの内膜（および膜間腔）］】：
ATPを作らずに 「熱」 を産生する。
✕不正解です。
「AMPは、高エネルギーリン酸化合物である。」 が誤りです。
【理由】
生化学的な標準的定義において、高エネルギーリン酸結合（酸無水物結合）を持つのはリン酸が2個の ADP や3個の ATP であり、これらは「高エネルギーリン酸化合物」と呼ばれます。
一方、リン酸が1個の AMP（アデノシン一リン酸） にはピロリン酸結合が存在せず、加水分解時のエネルギー放出量も小さいため、代謝における高エネルギー化合物としては扱われません。
（※書籍によってはアデノシンへのリン酸結合を一括して高エネルギーと表現する例外もありますが、国家試験の判定では「AMPは高エネルギー化合物ではない」が基本ルールとなります。）
なお、ATP以外の代表的な高エネルギー化合物には、CTP、UTP、GTPや、筋肉中のエネルギー貯蔵として働くクレアチンリン酸などがあります。
※ピロリン酸結合（化学的には「酸無水物結合」とも呼ばれます）とは、リン酸とリン酸が脱水縮合してできた結合のこと。
✕不正解です。
「ATP合成酵素は、ミトコンドリア外膜に存在する。」 が誤りです。
【理由】
ATP合成酵素が存在するのは外膜ではなく、「ミトコンドリア内膜」だからです。
電子伝達系によって水素イオン（プロトン）がマトリックス側から「膜間腔」へと汲み出され、その濃度勾配（たまり場）を利用してプロトンが内膜にあるATP合成酵素を通ってマトリックスに戻るときにATPが作られます。
✕不正解です。
「ATP合成酵素は、細胞内外のCa2＋濃度勾配により駆動される。」 が誤りです。
【理由】
動かしているのはカルシウムイオン（Ca2＋）ではなく、「水素イオン（プロトン：H＋）の濃度勾配」だからです。
ミトコンドリアの膜間腔に溜まったプロトン（H＋）が、濃度勾配（電位勾配）に従ってATP合成酵素を通って流れ込むエネルギーを利用してATPが合成されます。Ca2＋ではありません。
✕不正解です。
「電子伝達系では、二酸化炭素が産生される。」 が誤りです。
【理由】
電子伝達系で産生されるのは二酸化炭素ではなく、「水（H２O）」だからです。
二酸化炭素（CO２）が産生されるのは、クエン酸回路（TCA回路）のステップです。
電子伝達系では、最後に電子と水素イオンが酸素と結びついて「水（H２O）」が生成されます。
◯正解です。
【理由】
脱共役たんぱく質UCPはミトコンドリア内膜に存在し、プロトンをマトリックスへリーク（漏出）させることで熱を産生するからです。
通常はプロトンがATP合成酵素を通ることでATPが作られますが（共役）、UCPが存在すると、ATP合成酵素を通らずに直接プロトンが内膜を通り抜けてしまいます。
その結果、ATPの合成に使われなかったエネルギーがすべて「熱」として放出されます（褐色脂肪組織などに多く存在し、体温維持に働きます）。
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