（№ 60） 糖 ○多糖類 糖……… Cｍ（H２O）ｎの一般式で表される化合物 ○単糖類 C６H１２O６ ……… 加水分解で多数の単糖類を生じる糖類 デンプン，デキストリン，グリコーゲン，セルロース …… ・還元性なし ……… 糖類の最小単位、加水分解しない。 アミロース （20 ～ 25 ％） 溶けやすい 分子量（数十万） 直鎖状 アミロペクチン（75 ～ 80 ％） 溶けにくい 分子量（数百万） 枝分れ デンプン グルコース（ブドウ糖），フルクトース（果糖），ガラクトース 希硫酸 → 加水分解 デンプン ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖） ｎ C６H１２O６ － ｎ H２O (α－ｸﾞﾙｺｰｽ） → アミラーゼ ・デンプン （C６H１０O５)ｎ デンプン マルターゼ → ﾏﾙﾄｰｽ(麦芽糖） → ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖） （C６H１０O５)ｎ α形とβ形は①の炭素に結合している水素原子-H とヒドロキシル基-OH の向きが互いに 逆になっている。水溶液から結晶化させるとα-グルコースが得られ、これを水に溶かすと、 25 ℃では、(a)か 37%、(b)が微量、( c)が 63%の平衡状態になる。 ヨウ素デンプン反応 デンプン溶液に、ヨウ素ヨウ化カリウム水溶液を加えると、青紫色になる。 （KI 水溶液＋ I ２） セルロースでは呈色しない。 グリコーゲンは、赤～褐色に呈色。 ・デキストリン……デンプンを部分的に加水分解して得られる多糖類の総称 ・単糖類には還元性がある。 グルコース，ガラクトースには、－ＣＨＯ フルクトースは、－Ｃ－ＣＨ２ＯＨ 構造により、還元性を示す。 ∥ Ｏ ○二糖類 C１２H２２O１１ ……… 加水分解で２分子の単糖類を生じる糖類。 ○セルロース ……綿,パルプの主成分 希硫酸 ・セルロース β－ｸﾞﾙｺｰｽ → 加水分解 ・セルロースは、［Ｃｕ(ＮＨ３)４］２+ 水溶液に溶ける。 ｼｭﾊﾞｲﾂｱｰ 溶液 スクロース（ショ糖），マルトース（麦芽糖），ラクトース（乳糖） ○ニトロセルロース（トリニトロセルロース，硝化綿） C１２H２２O１１ ＋ H ２O → エステル化 ２ C６H１２O６ （C６H１０O５)ｎ ＋ ３ｎ HNO ３ → 希硫酸 or 塩酸 ［C６H７O２(ONO２)３]ｎ ニトロセルロース インベルターゼ ・ｽｸﾛｰｽ（ｼｮ糖） ＋ H２O → 転化 ……綿火薬の原料 ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖）＋ ﾌﾙｸﾄｰｽ（果糖） 転化糖 混 ［C６H７O２(O H )３]ｎ ＋ ３ｎ HO NO ２ ＋ ３ｎ H ２O 酸 → ［C６H７O２(ONO２)３]ｎ ＋ ３ｎ H ２O マルターゼ ・ﾏﾙﾄｰｽ(麦芽糖）＋ H２O → ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖）＋ ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖） ※ニトロセルロースは、エステルである。 Ｈ２ＣＯＮＯ２ ラクターゼ ・ﾗｸﾄｰｽ( 乳糖 ）＋ H２O → ｸﾞﾙｺｰｽ(ﾌﾞﾄﾞｳ糖）＋ ガラクトース ・ｽｸﾛｰｽ（ｼｮ糖）には還元性はないが、ﾏﾙﾄｰｽ(麦芽糖）･ﾗｸﾄｰｽ( 乳糖 ）には還元性あり。 Ｈ Ｏ Ｏ Ｈ ＯＮＯ２ Ｈ Ｈ ＯＮＯ２ Ｈ Ｏ トリニトロセルロース （№ 61） ・アミノ酸はペプチド結合を作って結合する。（縮合反応） タンパク質とアミノ酸 ・アミノ酸…………分子中にアミノ基（－ＮＨ２）とカルボキシル基(-COOH)をもつ化合物 H | R －Ｃ－ COOH | NH ２ H－ グリシン R CH ３－ R | H － N －Ｃ－ C － OH | | ∥ H H O R | H － N －Ｃ－ C － OH | | ∥ H H O アラニン R R | | H － N －Ｃ－ C － N －Ｃ－ C － OH | | ∥ | | ∥ H H O H H O 天然タンパクを加水分解すると上記のようなα－アミノ酸が得られる。 α－アミノ酸……－ NH ２と－ COOH が同じ C に結合しているアミノ酸 ＋ H2O ・単純タンパク質……α－アミノ酸だけから構成されているタンパク質 ペプチド結合（酸アミド結合 － CONH －） ・複合タンパク質……色素や糖類などを含むタンパク質 ニンヒドリン反応 ・アミノ酸は、塩基性の－ NH ２と酸性の－ COOH をもつ両性化合物であり、酸とも塩基 とも反応して塩を生成する。 H | R －Ｃ－ COOH | NH ２ ＋ H | R －Ｃ－ COOH | NH ２ H | R －Ｃ－ NH3＋Cl － | COOH ＨＣｌ ＋ NaOH → → H | R －Ｃ－ NH3＋ | COO － ← HCl H+ タンパク質 H | R －Ｃ－ COOH | NH3＋Cl － H | R －Ｃ－ COO －Na | NH ２ → NaOH OH － タンパク質……アミノ酸がペプチド結合してできた高分子化合物 （ 分子内塩……分子内で 中性溶液 （分子内塩） － COO － ，－ NH3＋ アミノ酸 Ê ジペプチド Ê ポリペプチド Ê タンパク質 ） タンパク質の変性……熱・強酸・強塩基・アルコールなどでタンパク質の立体構造が壊れて 凝固し、もとに戻らなくなる。 変性タンパク質（例 ゆで卵） ＋ ＋ Ｈ ２Ｏ ビウレット反応 ポリペプチド（タンパク質）＋ （NaOH ＋ Cu SO ４ 水溶液） 青紫 希 NaOH 水溶液を加えアルカリ性にして、CuSO ４ 水溶液を少量加えると、 青紫～赤紫色になる。 ビウレット反応は、ペプチド結合検出反応である。 H | R －Ｃ－ NH ２ | COO －Na ＋ ＋ Ｈ ２Ｏ 酸性溶液 アミノ酸は、ニンヒドリン溶液によって赤紫色を呈する。 アルカリ性溶液 のようにイオン性を示し、塩類と類似する。 キサントプロテイン反応 加 タンパク質 ＋ conc HNO ３ 熱 → concentrate アンモニア ｏｒ 水酸化ﾅﾄﾘｳﾑ 黄色 → 橙色 〈液体を〉凝縮［濃縮］する。 集める。 集中する。 （№ 62） 核酸……核酸は、DNA と RNA の二種類に大別される。遺伝子の本体である DNA は、真核 生物の核などに含まれ、RNA はおもに細胞質に含まれる。 DNA も RNA も、四種 類の塩基(アデニン、チミン、グアニン、シトシン)がいろいろな順序で多数配列し た巨大分子である。二本の鎖の方向は、たがいに逆方向であり、鎖の間を結びつけ る力は、水素結合である。 タンパク質溶液に濃硝酸を加え、加熱すると黄色になり、冷却後アルカリ性にすると 橙色になる。 ニトロ化された物質の色。ベンゼン環をもつタンパク質について起こる。 ・重金属イオン（Cu2+，Ag+ ，Hg 2+ ，Fe 3+ ）で沈殿する。 ・水酸化ナトリウムと加熱すると、アンモニアを発生する。 加 熱 タンパク質 ＋ NaOH（固体） ・タンパク質中のイオウが、Ｐｂ 2+ → NH ３↑ と反応し、硫化鉛（黒沈）を生じる。 加 熱 タンパク質 ＋ NaOH ａｑ ＋ Pb2+ → PbS ↓（黒沈） Pb(CH3COO)2 ・酵素（生体触媒）もタンパク質が主成分である。酵素の働きは、ｐＨや温度の影響を受け やすい。 ・最適温度……酵素が最もはたらく温度範囲がある。その温度を最適温度といい、最適温度 が 35 ～ 40 ℃の酵素が多い。 酵素は、タンパク質であるから高温では変性して失活する。 ・最適 pH ……酵素には最もよくはたらく pH 範囲があり、その pH を最適 pH という。 最大の酵素活性を与えるｐＨ条件。最大反応速度（Ｖ max）をｐＨに対してプロットする と、釣鐘型の曲線を描くことが多い。この型の曲線は、酵素の活性部位に二種類の解離基が 存在することを意味する。酵素はタンパク質を主体とした物質で、生体内で起こる化学反応 の触媒としてはたらく。酵素は、生物体内の細胞の中や消化液(胃液・すい液・腸液・だ液な ど)、酵母の中などに存在する。 （酵素番号、酵素命名法） ・国際生化学連合（IUB）による命名規則に従って表記する。 EC1 群：オキシドレダクターゼ（oxidoreductasae）、酸化還元酵素 EC2 群：トランスフェラーゼ（transferase）、転移酵素 EC3 群：ヒドロラーゼ（hydrolase）、加水分解酵素 EC4 群：リアーゼ（lyase）、除去付加酵素 EC5 群：イソメラーゼ（isomerase）、異性化酵素 EC6 群：リガーゼ（ligase）、合成酵素 酵素番号 第一番目の数字は、触媒する化学反応の形式 第二番目の数字は、基質の形式 第三番目の数字は、基質の種類 第四番目の数字は、群内での通し番号 DNA も RNA もともに基本構造は共通で、塩基とペントースからなる単位がリン酸によっ て連なったいる。アデニンとグアニンは、プリン骨格をもつプリン塩基、一方、シトシン、 チミンは、ピリミジン骨格をもつピリミジン塩基である ・二重らせん構造…… 通常 DNA は、二本の鎖がねじれ合った二重らせん構造をとる。この 二本の鎖の方向はたがいにに逆方向で、鎖を結び つける力は、 A-T、 G-C の間にはたらく水素結合 である。この二本の鎖は遺伝子の複製や遺伝子の 発現のさいに中心的役割を果たす。 炭水化物 単糖類、アミノ酸、ヌクレオチドなどが単位となって縮合重合すると生体高分子がで きる（それぞれ、多糖類、タンパク質・ペプチド、核酸など）。これらは生命の維持に 不可欠な物質である。 デンプン、セルロースをはじめとする多糖類及びそれらを構成する最小単位が単糖類 である。なお、糖類を炭水化物と呼ぶのは、それらの組成が炭素と水からできているよ うに表せるからである。一般に、単糖類は CnH2nOn = Cn(H2O)n と表す。しかし、DNA の構成成分であるデオキシリボースは C5H10O4 であり、この一般式にあてはまらない。 代表的な糖類 糖類には、グルコースやフルクトースなどの単糖類、スクロースのように加水分解す ると 2 個の単糖類になる二糖類、デンプンやセルロースのように加水分解すると多数の 単糖類を生じる多糖類がある。 糖類には、加水分解を受けるものが多いが、普通の条件ではこれ以上小さな単位に加 水分解されないものを単糖類という。 天然の単糖類には、炭素数が６個のものが多く、ヘキソースとよばれる。ヘキソース には、グルコース、フルクトース、ガラクトースなどがある。いずれも C6H12O6 であら わされ、互いに異性体である。 炭素数５のものはペントースとよばれる。ペントースには、リボースなどがあり、 C5H10O5 であらわされる。グルコース(ブドウ糖)は、動植物の体内に広く存在している だけでなく、スクロースやデンプン・セルロースなどの構成成分の一つである。直鎖構 造の末端はアルデヒド基が存在し、還元性を示する（還元末端）。還元末端にアルデヒド 基が存在する糖をアルドースという。グルコースは６炭糖なので、アルドヘキソースに 分類される。グルコースは、水溶液中では直鎖状のアルデヒド型グルコースと環状のヘ ミアセタール構造をとるα-及びβ-グルコースの合計３種の異性体混合物となる。 結晶中ではα-グルコースとして存在する。 Ｃ Ｈ Ｃ Ｏ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ Ｃ Ｃ ＨＯ ＣＨ２ＯＨ ＣＨ２ＯＨ ＣＨ２ＯＨ ＯＨ Ｈ Ｃ Ｃ Ｈ ＯＨ ＯＨ α － グ ル コ ー ス( α － ブ ド ウ 糖) ＨＯ Ｃ ＯＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ Ｃ Ｏ ＯＨ Ｈ Ｃ ＯＨ Ｈ ＯＨ Ｈ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｈ ＯＨ Ｈ ＯＨ Ｏ グ ル コ ー ス( ブ ド ウ 糖) ペントースとヘキソースの例 単糖類は、炭素数により、ペントース、ヘキソー スなどに分類される。ヘキソースは、炭素数が６個。 グルコース、フルクトース、ガラクトースなどがそ うであり、 C6H12O6 であらわされ、互いに異性体で ある。ペントースは、炭素数が５個、リボースなど があり、C5H10O5 であらわされる。結晶中でリボー スは五角形の構造に、ガラクトースは六角形の構造 になる。 ＨＯ Ｈ β － グ ル コ ー ス( β － ブ ド ウ 糖 ) （№ 63） 二糖類 単糖２分子が脱水縮合した形の化合物を二糖類という。二糖類には、マルトー ス、スクロース、ラクトースなどがある。これらは互いに異性体である。なお、単糖２～ １０で構成される糖類はオリゴ糖またはショ糖と総称される。これらを酸や酵素により加 水分解すると、構成する単糖を生じる。 1)マルトース(麦芽糖) マルトースは水あめの主成分で甘味料として使われる。マルト ースは、グルコース 2 分子が縮合した形の構造をもつ。スクロースと異なり、還元性を示 す。デンプンにアミラーゼという酵素を作用させると、デンプンが加水分解されマルトー スが生じる。 マルトースにマルターゼという酵素や希酸を作用させると、加水分解して グルコースが生成する。 マルトース(麦芽糖)の構造 ＣＨ２ＯＨ Ｏ Ｃ Ｈ ＣＨ２ＯＨ Ｈ Ｃ ＨＯ Ｈ Ｃ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ Ｃ ＯＨ Ｏ Ｃ ＨＨ Ｃ ＯＨ Ｈ Ｃ Ｃ Ｃ ＯＨ Ｈ ＯＨ Ｏ ＯＨ マ ル ト ー ス( 麦 芽 糖) 2)スクロース(ショ糖) スクロースは、グルコースとフルクトースから H2O がとれた構造をもっている。 グルコースとフルクトースの分子の還元性を示す構造のところで結合しているので、 還元性を示さない。結晶は氷砂糖である。日常用いる砂糖はショ糖の製品である。 スクロースはサトウキビの茎やテンサイの根の中に 18 ～ 20 ％含まれる。スクロー スを希酸または酵素インベルターゼ（スクラーゼともいう）によって加水分解する とグルコースとフルクトースになる。この混合物を転化糖といい、ハチミツの主成 分である。転化糖は還元性を示す。転化糖はスクロースの約 1.3 倍の甘さをもつ。 スクロース(ショ糖)の構造 ＣＨ２ＯＨ Ｃ Ｏ Ｏ ＣＨ２ＯＨ Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ Ｃ ＨＯ Ｃ ＯＨ Ｈ Ｃ Ｃ Ｈ ＯＨ Ｃ Ｃ Ｃ Ｃ Ｈ ＯＨ ＯＨ Ｈ Ｏ ス ク ロ ー ス( シ ョ 糖) ＣＨ２ＯＨ
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