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アミノ酸とたんぱく質
「やればできる」は魔法の合言葉
企画・製作・発表
樋掛雅則
(名古屋大学理学部物理学科 三年)
0
たんぱく質とは何か

生き物の活動を支える物質

動物の重要な栄養素の一つ

α-アミノ酸からなるポリマー
1
生体内でのたんぱく質の働き
構造たんぱく質 細胞や個体の構造に関与するもの
ケラチン 皮膚や爪、毛の強度を高める
コラーゲン
骨、軟骨、腱、血管の強度を高める
酵素たんぱく質
トリプシン
生体内外の代謝を触媒する
(生命現象に伴う化学反応を促進)
調節たんぱく質
生命活動を調節する
ホルモンレセプター
ホルモンを受容し細胞の働きを調節
2
生体内でのたんぱく質の働き
収縮たんぱく質 伸縮して運動や構造の変化を起こす
アクチン・ミオシン 筋収縮を行う
チューブリン
中心体や骨格細胞
防御たんぱく質 生体防御にはたらく
免疫グロブリン 抗体として異物である抗原と結合する
輸送たんぱく質
ヘモグロビン
生体内で物質の運搬を行う
血液中で酸素の運搬
3
生体内でのたんぱく質の働き
ホルモン 血液中を移動し恒常性維持にはたらく
インスリン 血糖値を低下させる
様々な種類のたんぱく質に支えられていきている。
4
水
5
水と水素結合
真空中での振る舞いではなく
水の中での振る舞いを考える!
6
アミノ酸とは何か

アミノ基とカルボキシル基をもつ化合物
天然には80種余り存在 約20種がたんぱく質を構成

栄養素として重要

7
たんぱく質を構成するアミノ酸①
疎水性アミノ酸
イミノ酸
含硫性アミノ酸
8
たんぱく質を構成するアミノ酸②
酸性アミノ酸(負電荷)
塩基性アミノ酸(正電荷)
9
たんぱく質を構成するアミノ酸③
親水性アミノ酸(非荷電)
芳香族アミノ酸
10
アミノ酸→ペプチド→ポリペプチド
アミノ酸4個からなる組み合わせは?
204 ≒ 160000通り…
たんぱく質は数千万種といわれている
11
たんぱく質の生成
たんぱく質は細胞内にあるリボゾームで生成される
12
たんぱく質が豊富な食品
13
ヒトと他の動物のたんぱく質の差異
ウシ
Ala Ser Val
ヒツジ Ala Gly Val
14
ヘモグロビン。
15
たんぱく質における相互作用

水素結合

共有結合

静電相互作用

ジスルフィド(s-s)結合

疎水性相互作用

ファンデルワールス相互作用
16
ジスルフィド結合
二つの硫黄の共有結合による架橋
17
疎水性相互作用
たんぱく質を構成するアミノ酸の疎水性の部分は
お互いに近づき、一箇所にまとまろうとする(ように見える)
18
ラーメン
四川ラーメン
420円
19
ラーメン
ご馳走様でした
20
ラーメン
…。
21
ファンデルワールス力
電子雲が重なりを嫌う
22
たんぱく質の立体構造

一次構造
どのアミノ酸がどんな順番で結合しているのか


二次構造





三次構造
四次構造
αへリックス構造
βシート構造
(ターン)
(ループ)
二次構造がどのように配置されているか
三次構造の配置、多量体
23
α-へリックス構造



ペプチド結合部分の水素と酸素が
水素結合する事でできる螺旋状
の構造
4残基離れた部分と結合する。一
回ターンあたり3.6残基、ピッチは
5.4Å
Glu Ala Leuが連続するとこの構
造をとりやすい
24
βシート構造



平行に並んだ二本の主鎖の
ペプチド結合部分が水素結
合する事でできる平面シート
状の構造
主鎖の方向によって平行β
シート、逆平行βシートの2種
類ある
Ile Val Metが連続するとこの
構造をとりやすい
25
βシート構造②
26
たんぱく質の中の二次構造
27
…他

ループ
αへリックスとβシートを繋ぐ、主鎖の折れ曲がりの部分。

ターン
ループ領域中の局所的に規則的な部分。
アミノ酸残基4個程度からなる。ポリペプチド主鎖が
180度折り返すU字型の構造。
28
鎌状赤血球症
29
必須アミノ酸
30
必須アミノ酸
31
年齢別必須アミノ酸
32
たんぱく質の生成
たんぱく質は細胞内にあるリボゾームで生成される →生成段階では一次構造。
たんぱく質として機能を果たす
ためには高次構造に化ける必
要がある!!
33
立体構造の重要性
34
フェニルケトン尿症
35
たんぱく質の折り畳み
DNA配列→RNA配列→アミノ酸配列
→たんぱく質の立体構造
生成直後直鎖となっているたんぱく質はそれぞれのアミ
ノ酸残基間で働く相互作用によってエネルギー最小とな
るように自然に折り畳まれ、立体構造をとる?
36
Anfinsenの実験
一次構造で、立体構造が決まる
37
フォールディング
38
Levinthalのパラドックス

タンパク質のnative構造のこわれたunfolding状態からまった
くのランダム検索でnative構造に到達すると仮定。

100個のアミノ酸残基 各残基ごとに取り得るコンフォメー
ションを2通りとする
2100通りの立体構造が考えられる
1つのコンフォメーションの滞在時間を10-13秒と仮定する。
ランダム検索には107年かかる。(実際には数秒)

タンパク質のfoldingにはある定まった経路(中間体)がある?



39
シャペロン
40
たんぱく質の一生
41
シャペロン②
42
シャペロン③
卵白
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たんぱく質の一生
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つづく?
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