アミノ酸ＨＮＨ２－Ｃ－ＣＯＯＨアミノ基Ｒカルボキシル基 ● アミノ酸：アミノ基をもったカルボン酸加水分解タンパク質非常に多数アミノ酸脱水縮合（約 20 種） ● 生物の多様性：単純な要素の組み合による 1 主なアミノ酸の構造酸性基が２個ある塩基性基が２個ある（体内で合成されないもの、次ページ） 2 必須アミノ酸 ● 体内で合成できない（必須アミノ酸、必須脂肪酸、ビタミン） ⇒ 合成酵素がない ● 必須アミノ酸の不足 ⇒ 必要なタンパク質を作れない ⇒ 他のアミノ酸は脂肪になる ● 良質のタンパク質＝必須アミノ酸が多い通常のタンパク質なら：必要量： 50g/日 70g/日 ● 動物性タンパク質：必須アミノ酸が多くバランスもよい ● トウモロコシ：トリプトファンがない ● 小麦（タンパク含有率= １０％）：トリプトファン、リシンなし ● 米（７％）：全ての必須アミノ酸を含有 ● 大豆（ 40% ）：動物性タンパク質に近い組成 ⇒ 畑の肉 ●必須アミノ酸: 動物性タンパクに少ないものは植物性タンパクに多く、植物性タンパクに少ないものは動物性タンパクに多い ●動物性食品＋植物性食品 ⇒ 不足アミノ酸を補い合う 3 タンパク質の消化（加水分解） ● タンパク質 ⇒ オリゴペプチド＋アミノ酸 ⇒ 腸で吸収 ● タンパク質のままで吸収されるものもある ⇒ 食品アレルギー ● タンパク質を多量に食べても筋肉は増えない ⇒ 貯蔵機能がない ⇒ 脂肪で肥満 4 旨味物質 ● 味覚、臭覚：物質の到達を知覚；化学感覚（● 視覚、聴覚、触覚、温度：エネルギ－を知覚；物理感覚） ● タンパク質は大きくて味覚器に入れない ⇒ 味がない ⇒ 肉の味 = 含まれている小さな分子（アミノ酸、旨味物質）の味 ● 基本味：［甘味、塩から味、酸味、苦味］＋旨味 ● ３大旨味物質：日本人が発見 ● グルタミン酸ナトリウム：野菜､昆布に多い ● イノシン酸：鰹節に多い ● グアニル酸：椎茸に多い ● グルタミン酸＋（イノシン酸、グアニル酸） ⇒ 相乗作用 ● 動物性と植物性の食材を組合わせる ⇒ 旨味物質が作用を強め合う（おいしい）＋栄養バランスがよい（健康によい） ● 醤油：３大旨味物質と各種アミノ酸を含む ⇒ 汎用調味料 5 味が示すもの ● 旨味：基本味（味蕾が対応）の一つ；「UMAMI」は世界の共通語 ● 辛味、渋味、えぐ味：口の皮膚感覚 ● 甘味：糖類（エネルギ－源）の存在 ● 塩味：金属イオン（ミネラル分）の味 ● 旨味：タンパク質；体の構成要素 ● 苦味：有害物質（アルカロイドなど）の存在 ● 酸味：Ｈ＋の味；腐敗や果物などの未熟さを示す ● 人間も動物も先天的には、甘味、塩味、旨味を好み、苦味、酸味を嫌う ● 味と消化：おいしい味は消化液の分泌を増やす ● 胃への直接注入では増えない ● 味と香り：風邪で鼻が詰ると食物がまずい 6 タンパク質の分類 ●蛋白質：蛋＝鶏卵、蛋白＝卵白（プロテイン：最も重要なもの（ギリシャ語）） ●ポリペプチド（ペプチド）：タンパク質より小さい：インシュリンなど ●構造タンパク質：体の構造をつくる ●コラ－ゲン（繊維性；全タンパク質の約３０％）：筋肉、皮膚 ●ケラチン：毛髪、爪、羊毛 ●機能タンパク質：酵素など 7 アミノ酸からのタンパク質の生成アミノ酸重合(水分子が取れて結合）タンパク質ペプチド結合（アミド結合の一種） 8 タンパク質の一次構造 ● アミノ酸の種類と結合順序（一次構造） ● 鎌状赤血球症：ヘモグロビン287個のアミノ酸成分が１つだけ違う ⇒ 悪性貧血（マラリアに強い ⇒ 貧血よりもマラリアの方が脅威 ⇒ 生存に有利） ● 生物進化の過程も示す：構成アミノ酸の変異： 700 万年に１回例：ヘモグロビンのα鎖（アミノ酸数141個） ●ヒトとゴリラでは１個異なる ●ヒトとウマでは 18 個異なる 9 タンパク質の高次構造 ● タンパク質は、所定の形のとき、その機能を示す ●アミノ酸の並び方（１次構造）から一番安定な形が決まる ● タンパク質の高次構造（二～四次構造）：立体的な構造 ● α- ラセン構造：球状：水溶性で壊れやすい：機能タンパク質（酵素、ヘモグロビン等） ● β- シート構造：繊維状：水に溶けにくい：構造タンパク質（ケラチン、コラーゲン等） ● 分子鎖が集まって、タンパク質としての機能を果たす場合：ヘモグロビンなど 10 タンパク質の二次構造水素結合 11 ミオグロビン αｰラセン構造の例 12 タンパク質の高次構造を保つ結合イオン結合共有結合強い結合水素結合弱い結合疎水結合 13 タンパク質の変性 ●タンパク質の性質は、 ●物理的要因：加熱、凍結、強い攪拌 ●化学的要因：酸、アルカリ、有機薬品、重金属イオンなどの添加で変化 ⇒ 変性 ●変性：タンパク質の空間構造＝形（高次構造）が変わる ⇒ 性質が変わる鎖が伸びて結合 ⇒ 凝固 14 タンパク質の変性の例 ● 熱変性 ● ゆで卵や火傷 ● ビフテキの焼き方： ① 強火で焼く（表面が変性 ⇒ 肉汁の漏れ防止） ②中火または弱火で焼く（中心部を熱変性） ● 酸による変性 ● 締め鯖：軟らかい鯖の切身 ⇒ 酢につける ⇒ 硬くなる（ ●酢締め：塩をふっておくとよく締まる） ● ヨ－グルト：カゼイン（牛乳のタンパク質）を乳酸（乳酸醗酵）で変性 ● 腐敗（酸敗）した牛乳も凝固 ● 塩類による変性 ● 豆腐：豆乳を硫酸カルシウム、塩化マグネシウムで凝固 ● 変性したタンパク質：味が変わる；消化されやすい 15 パーマの原理（S-S結合の組み換えによる変性）シスチンケラチン開裂システイン組合せの変化 ⇒形の変化ずれる再結合髪の毛の寝癖：水分（汗）による水素結合の組換え ⇒ タンパク質の立体構造の変化 16 酵素：生物がつくる触媒 ● １つの細胞：約２千種もの化学反応 ● 生体反応：１つの反応に１つの酵素 ● 必須アミノ酸、必須脂肪酸、ビタミン：合成酵素がヒトにない ● 構成酵素：先天的にある ● 誘導酵素：刺激により生成 ⇒ 抗生物質耐性病原菌、殺虫剤耐性害虫、飲酒による薬物分解酵素 17 酵素の機能 (1) 反応を大幅に速める ● 酵素がなければ、１回の食事の消化時間は５０年酵素 + 基質 ⇒ 酵素基質複合体 ⇒ 生成物＋酵素活性化エネルギー（反応の障壁）を下げる (2) 選択性が高い：反応ごとに酵素がある ● 基質特異性：特定のものとだけ反応 ● 反応特異性：特定の反応だけをする (3) 酸、アルカリ、熱などで変性を受ける ⇒ 酵素活性を失う 18 活性化エネルギー酵素がない場合反応の障壁酵素がある場合 19 酵素活性の pH 依存性胃にある消化酵素普通の消化酵素 ←酸性が強い ● なぜピロリ菌は強酸性の胃で生きられるのか ● ニンジンはビタミンＣ酸化酵素をもつ ⇒ ニンジン入りのジュ－ス等ではビタミンＣが分解 ⇒ レモンや酢を加える ⇒ 酵素が不活性 ⇒ ビタミンＣが減らない 20 酵素活性の温度依存性熱変性で失活酵素の熱変性による失活 ⇒ ４０℃以上の発熱の危険性食品の保存性の向上 21 タンパク質分解酵素 ● タンパク質分解酵素は自己分解 ⇒ 活性を失う ● 胃壁はなぜ胃液で消化されないのか？ ⇒ 消化性潰瘍 ● 魚肉や畜肉の味の放置による変化 ● 新しいほどおいしいか？ ● 放置でタンパク質分解酵素が作用⇒ アミノ酸量が増える ● ＡＴＰからイノシン酸（旨味物質）が生成 ● 死直後の牛肉は堅い ⇒ 冷蔵庫に保管 ⇒ 軟化し旨くなる。 ● 毒素：タンパク質性の有毒物質（酵素）；強力 ● ボツリヌス毒素： 1 mgで 1400 万人を殺せる（熱で無毒化） ● 毒物：青酸カリ； 300 mg で１人を殺せる ● 蛇毒：酵素；毒蛇を丸ごと煮て食べたらどうなるか？ 22 酵素の働き ● 緑茶：分解酵素を失活させたもの；不発酵茶 ● 紅茶：酸化酵素を働かせたもの；発酵茶 ● ウーロン茶：半発酵茶チロシナーゼ（酸化酵素） ● チロシン（アミノ酸）メラニン色素（褐色） ● リンゴ、バナナ、ジャガイモ、レンコンの切り口の着色 ● 着色防止： ① 加熱、塩水、酢 ← 酸化酵素の不活性化 ② 水洗 ← 酸化酵素は水溶性 ③ 切れる包丁を使う ← 酸化酵素は細胞内にある ● 日焼け、シミ、ソバカス：美白剤；チロシナーゼ阻害剤 ↑ 自己防御作用 23 食品工業での酵素の利用 24 窒素の排泄 ● 窒素：アミノ酸、タンパク質、核酸などの構成原子 ⇒ 代謝 ⇒ アンモニア（有毒） ● 窒素の排泄法 ●水中生物：アンモニアのまま ●多くの陸上動物：尿素（低毒性）として尿と共に ●鳥類：尿酸塩（固体）：尿をしない⇒ 体重を軽くする 25 26 狂牛病の病原体正常型プリオン（糖タンパク質、ヒトにもある）感染型プリオン（立体構造が変化）感染型プリオン（狂牛病の病原体）（タンパク質分解酵素の作用を受けない。脳血液関門を通過する）遺伝子がないのに増殖性と伝染性をもつ ⇒ 生物の定義の変更 27 BSE発症のメカニズム ①異常プリオンが脳に進入 ⇒ ②プロテインXが正常と異常のプリオンの仲立ちをする ⇒ ③正常プリオンが異常プリオンに変異⇒ ④異常プリオンが増えて脳がスポンジ状になる 28