人間は、エネルギーを自前で作り出して様々な活動をしています。
エネルギーの元となるのは、主に脂質、糖質、タンパク質の三大栄養素です。これらが口に入り、消化されて体内に吸収されると、体作りに使われるものとエネルギー利用されるものに分かれます。
ここで、エネルギー利用される三大栄養素は、細胞内のミトコンドリアに運ばれて、大量のアデノシン三リン酸（ATP）と呼ばれるエネルギー通貨が作り出されます。
このATP産生に重要な働きをしているのが、クエン酸回路（TCA回路、TCAサイクル）と呼ばれるミトコンドリア内での化学反応です。
オキサロ酢酸とアセチルCoAがくっつきクエン酸になる
三大栄養素の中でも、脂質と糖質は、エネルギー産生の重要な原料となります。
脂質は、分解されるとグリセロールと脂肪酸になります。脂肪酸は、さらにβ酸化という化学反応によりアセチルCoA（コーエー）に変わります。
糖質は、分解されるとグルコース（ブドウ糖）になります。グルコースは、解糖系でピルビン酸に加工された後、ミトコンドリアに運ばれてアセチルCoAに変わります。
脂質も糖質も、エネルギー産生に使われる場合、行きつく先はアセチルCoAということですね。
このアセチルCoAは、ミトコンドリア内でオキサロ酢酸とくっつきクエン酸になります。
クエン酸回路は、その名の通り、クエン酸からエネルギーを取り出す化学反応のことです。クレブス先生が発見したことから、クエン酸回路はクレブス回路とも呼ばれています。
オキサロ酢酸に戻る
オキサロ酢酸とアセチルCoAは、クエン酸シンターゼという酵素の働きにより、クエン酸となります。
さらにクエン酸は、アコニターゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、α-ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼなどの酵素の働きにより、イソクエン酸、α-ケトグルタル酸、スクシニルCoAなどと姿を変化させていきます。
その姿を変えていく過程で、クエン酸は、4回電子を放出し、1回ATPを作り出します。
ATPは、そのままエネルギー通貨として使えます。
電子は、ATPを作り出すために必要で、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）やフラビンアデニンジヌクレオチド（FAD）といった電子伝達体に渡されます。
クエン酸回路は、クエン酸が酸化される反応です。「酸化される」とは、電子を失うことや水素を失うことです。反対に電子や水素を渡されることを還元されるといいます。
すなわち、クエン酸回路は、クエン酸が酸化されて、NADやFADが還元される反応なんですね。
クエン酸が酸化されると、オキサロ酢酸になります。クエン酸回路の一連の反応を縦に見ると以下のようになります。
この一連の流れを見て、クレブス先生は、こう思ったでしょう。
「クエン酸は、オキサロ酢酸とアセチルCoAがくっついたものであり、酸化されるとオキサロ酢酸に戻る。スタートもゴールもオキサロ酢酸ということは、一連の反応は山手線のように1周しているぞ」
それなら、この反応は上から下に見ていくのではなく環状にした方がわかりやすいに違いないということで、時計回りにグルっと1周する図を描いてみました。そして、この一連の反応をクエン酸回路と名付けたんですね。
上の図でNAD⁺は、NADの酸化型であり、電子を受け取るとNADHの還元型になります。「NADH+H⁺」となっているのは、電子（水素）を2つもらったことを意味しています。
同様にFADも水素を2つもらうことでFADH₂に還元されます。
クエン酸回路で、NADがもらった電子は6つ、FADがもらった電子は2つです。
- NAD：(NADH+H⁺)×3
- FAD：FADH₂×1
NADH+H⁺とFADH₂は、この後、電子伝達系に運ばれ、水素（H）と酸素（O）をくっつけて水（H₂O）が作られます。
その際に電子が持つ高エネルギーを効率的に利用し、多くのATPを獲得します。
エネルギー代謝とビタミンB群の関係
脂質、糖質、タンパク質の三大栄養素からエネルギーを作り出すためには、それらを分解して、脂肪酸、グルコース、アミノ酸にしなければなりません。
さらにそれらは、アセチルCoAに加工されてオキサロ酢酸とくっついてからクエン酸回路に入ったり、直接クエン酸回路に入ったりして、ATPが作り出されます。
これら一連のエネルギー代謝には、以下のビタミンB群が関わっています。
ビタミンB₂は生体内ではFADとして多く存在しますし、ナイアシンはNADに変化するので、どちらもクエン酸回路から電子を取り出すために欠かすことはできません。
その他のビタミンB群も、エネルギー代謝の一連の流れの中で必ず必要になります。
「カラー図解 栄養学の基本がわかる事典」の127ページにエネルギー代謝のどこでビタミンB群が必要になるかを示した図が掲載されていたので、それを元に以下の図を作りました。ほとんど同じなんですけどね。
こうやってエネルギー産生の一連の流れを見ると、どの過程でも、ビタミンB群のいずれかが関わっていることがわかります。
クエン酸回路を回すためには、ビタミンB群は絶対に必要ですし、その前段階でも、どこかでビタミンB群が必要となります。
体がエネルギー不足にならないようにするためには、ビタミンB群を普段の食事で意識して摂取する必要がありますね。