№1 生化学について №2 糖質の定義 №3 糖質の化学構造

№1 生化学について
○生化学 (Biochemistry)
生物全般を化学的手段で研究する
○生物を構成する主成分
糖質･タンパク質･脂質･核酸
№2 糖質の定義
○ 糖質 …多数の水酸基を有するアルデヒドまたはケトン
･ポリヒドロキシアルデヒド (アルドース)
･ポリヒドロキシケトン
(ケトース)
･アルドースとケトースの重合体
○糖質の役割
①エネルギーの生成
②エネルギーの貯蔵
③構造体
④(細胞間の)相互作用
№3 糖質の化学構造
CH2 OH
C=O
CH2 OH
ヒドロキシアセトン
CHO
H-C-OH
三炭糖
(トリオース)
D-グリセルアルデヒド
CH2 OH
鏡像体 (エナンチオマー)
CHO
HO-C-H
L-グリセルアルデヒド
CH2 OH
※
単糖 (モノサッカライド)
三炭糖 (トリオース)
四炭糖 (テトロース)
五炭糖 (ペントース)
六炭糖 (ヘキソース)
オリゴ糖 (オリゴサッカライド)：炭糖が 2∼6 個結合したもの
多糖 (ポリサッカライド) ：多数の単糖が結合したもの
○シアノヒドリン合成 … 糖の炭素数を増やす
KCN (シアン化カリウム)を使用
R-CHO + HCN + H 2 O
R-CH-CN
OH
加熱加水分解
R-CH-CN
+ KOH
OH
R-CH-COOH
OH
還元
R-CH-CHO
OH
※不斉炭素が n 個あれば､可能な異性対数は 2n 個となる｡
CHO
CHO
H C OH
CHO
H C OH
シアノヒドリン合成
HO C H
+
H C OH
CH 2OH
H C OH
CH 2OH
D-グリセルアルデヒド
CH 2OH
D-エリトロース
CHO
D-トレオース
CHO
H C OH
CHO
CHO
H C OH
HO C H
H C OH
HO C H
H C OH
HO C OH
HO C H
H C OH
H C OH
H C OH
CH 2OH
CH 2OH
D-リボース
D-アラビノース
CHO
H C OH
H C OH
HO C H
HO C H
鏡像体
HO C H
ｴﾋﾟﾏｰ
H C OH
D-ガラクトース
HO C H
ｴﾋﾟﾏｰ
HO C H
D-グルコース
H C OH
CH 2OH
CH 2OH
L-グルコース
D-リキソース
H C OH
H C OH
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
D-キシロース
CHO
CHO
HO C H
H C OH
D-グルコース
D-マンノース
※糖の場合､アルデヒドまたはケトンから一番遠い不斉炭素の D か L かによって D
L 体が決定される｡
体か
○グルコース
CHO
H C OH
CH 2OH
D-グルコース
CH 2OH
O
H C OH
HO C H
H C OH
ヘミアセタール結合
H C OH
H C OH
≡
O
HO C H
≡
H C OH
H C
CH 2OH
HO OH
OH
OH
D-グルコピラノース
CH 2OH
CH 2OH
O OH
O
HO OH
OH
OH
OH
β-D-グルコピラノース
α-D-グルコピラノース
※D 体の場合､ヘミアセタール炭素に結合した水酸基が下向きのときα型、上向きのとき､
β型となる｡
HO OH
○ヘミアセタールのでき方
O
アルデヒド
R1
C
O
H
R1
アルコール H
O
O
C H
R1
+
H O R2
R2
OH
C H
+
H+
R1
O R2
C H
O R2
ヘミアセタール … アルデヒド基とアルコールが反応したもの
○マンノース
CHO
ヘミアセタール結合
H C OH
HO C H
CH 2OH
O
HO C H
HO C H
H C OH
≡
O
HO C H
≡
H C OH
H C OH
H C
CH 2OH
D-マンノピラノース
CH 2OH
D-マンノース
OH
HO OH OH
CH 2OH
O OH
HO OH OH
CH 2OH
O
HO OH OH
OH
β-D-マンノピラノース
α-D-マンノピラノース
№4 単糖類の性質
○変旋光
溶かした直後
しばらく放置
α-D-ｸﾞﾙｺﾋﾟﾗﾉｰｽ
[α] = +113°
[α] = +52.5°
β-D-ｸﾞﾙｺﾋﾟﾗﾉｰｽ
[α] = +19°
[α] = +52.5°
※溶かした直後は､α,βはそれぞれα,β型であるが,しばらくすると環状から鎖状に
戻り、再び環状に戻るとき､α型とβ型が一定量ずつ生成される｡
○グリコシド
CH 2OH
O
CH 2OH
O
OH + CH 3 OH
HO OH
H+
HO OH
OH
(α,β)-D-グルコピラノース
O CH 3
OH
+
CH 2OH
O O CH
3
HO OH
グリコシド
OH (アセタール結合)
メチル-α-D-グルコピラノシドメチル-β-D-グルコピラノシド
○オリゴ糖 …単糖が 2∼6 個重合したもの
・
マルトース：D-グルコース 2 分子が、α-1,4 グリコシド結合で連結した二糖類
・セロビオース：D-グルコース 2 分子が、β-1,4 グリコシド結合で連結した二糖類
・イソマルトース：D-グルコース 2 分子が、α-1,6 グリコシド結合で連結した二糖類
・
ラクトース：D-ガラクトースと D-グルコースがβ-1,4 グリコシド結合で連結した
二糖類
CH 2OH
O
CH 2OH
O
HO OH
OH
O
CH 2OH
O O
HO OH
OH
OH
OH
CH 2OH
O
OH
OH
OH
OH
マルトース
セロビオース
CH 2OH
O
HO
HO OH
O CH OH
2
HO C
O
OH
CH 2OH
O O
HO
OH
CH 2OH
O
OH
OH
OH
OH
HOH 2C
OH
OH
イソマルトース
CH 2OH
O
HO O
O
OH
ショ糖
ラクトース
○多糖類
デンプン
アミロース
アミロペクチン
セルロース
○アミロース
CH 2OH CH 2OH CH 2OH
O
O
O
OH
OH
OH
O
O
O
HO
OH
OH
OH
CH 2OH CH 2OH
O
O
OH
OH
O
O
OH
OH
OH
約30個
○アミロペクチン
約30個
CH 2OH CH 2OH CH 2OH
O
O
O
OH
O OH
O OH
O
HO
OH
OH
OH
CH 2OH
O
O OH
HO O
CH 2
CH 2OH CH 2OH
O
O
O
OH
O OH
O OH
O
HO
OH
OH
OH
約30個
CH 2OH CH 2OH
O
O
O OH
O OH
OH
OH
OH
○セルロース
CH 2OH
CH 2OH
HO
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
CH 2OH
OH OO
OH OO
OH O O
OH OO
OH O O
OH O O
OH
OH
OH
OH
OH
OH
№5 タンパク質 (アミノ酸)
○タンパク質 (プロテイン)
①生体触媒 (酵素)
：生体内における反応促進作用
②エネルギーの貯蔵：特に窒素
③構造体
：細胞形状の保持
④物質の捕捉･輸送
⑤細胞間の情報伝達
⑥運動機関
○アミノ酸 …タンパク質の基本構成単位
COOH
一般構造 H 2 N
C
H
R
疎水性アミノ酸 (8 種類)
無電荷親水性アミノ酸 (7 種類)
正電荷親水性アミノ酸 (3 種類)
負電荷親水性アミノ酸 (2 種類)
分類
疎水性アミノ酸
名称
略称
置換基
アラニン
Ala
-CH3
バリン
Val
ロイシン
Leu
CH 2 HC
イソロイシン
Ile
HC
フェニルアラニ
ン
Phe
トリプトファン
Trp
メチオニン
Met
プロリン
Pro
CH 3
HC CH
3
CH 3
CH 3
CH 2 CH 3
CH 3
CH 2
NH
CH2
-CH2-CH2-S-CH3
N
H
COOH
※置換基ではない
無電荷
親水性アミノ酸
正電荷
グリシン
Gly
-H
セリン
Ser
-CH2-OH
トレオニン
Thr
システイン
Cys
チロシン
Tyr
CH 2
アスパラギン
Ans
-CH2-CO-NH2
グルタミン
Gln
-CH2-CH2-CO-NH2
リシノン
Lys
-CH2-CH2-CH2-CH2-N+H3
ヒスチジン
His
CH CH 3
OH
-CH2-SH
OH
CH 2
NH
+
HN
負電荷
-CH2 CH2 CH2 -NH-C-N
N+ H2
アルギニン
Arg
アスパラギン酸
Asp
-CH2-COO-
グルタミン酸
Glu
-CH2-CH2-COO-
№6 タンパク質
(酸) COOH
COO+
H 2N C H
H 3N C H
(塩基)
R
両性電解質 (ツイッテリオン)
R
(側鎖)
H3 N+ -CHR-COOH
-H+
H3 N+ -CHR-COO-
-H+
H2 N-CHR-COO-
中性
酸性
塩基性
○ペプチド結合 (酸アミド結合)
R2
R1
H 2N CH COOH
+
R1
-H2 O
R2
N CH CONH CH COOH
H 2N CH COOH
ペプチド結合
○ペプチド結合の性質
O
R2
O
R2
H C +C
N H
C
H
R1
H C
C
N H
C
H
R1 ペプチド結合
○ペプチド … アミノ酸が 50 個以下重合したもの
○タンパク質 … アミノ酸が 50 個以上重合したもの
№7 タンパク質の立体構造
○一次構造 (アミノ酸配列)
R1
R2
R3
R4
N CH CONH CH CONH CH CONH CH CONH
○二次構造 (α-ヘリックス，β-シート) … 局所的立体構造
・α-ヘリックス … 右巻きらせん構造
-NH-と-CO-が水素結合をつくり非常に安定化
○三次構造 … アミノ酸側鎖間の相互作用で保持される立体構造
水素結合
静電的相互作用
疎水性相互作用
ジスフィド結合 …システイン 2 分子が共有結合に
よって結合しシスチンを形成
-CH2CH + HSCH- → -CH2S-SCH2-
○高次構造 … 複数のプロトマーが重合してオリゴマーを形成
○ドメイン … 100∼200 個のアミノ酸残基から成る。構造上､進化上の両方の意味を持つ。
たとえば酵素の活性中心は基質に結合し､作用する部分だが､二つ以上のド
メインの合わせ目にできることが多い。
例) ウシα-キモトリプシン → ドメイン間の割れ目に活性中心
0.04
補欠分子族：共有結合
補酵素：非共有結合
○タンパク質の変性 …タンパク質の立体構造変化 (=失活を伴う[非活性])
可逆的変性：変性要因を取り除くともとのタンパク質構造に戻る
不可逆的変性：何をしても活性を取り戻すことができない
№8 酵素
○酵素…タンパク質の一種
※食物
糖質：アミラーゼが作用
タンパク質：ペプチダーゼが作用
核酸：リボヌクレアーゼが作用
脂質：リパーゼが作用
○酵素の分類
○酵素の特徴
・酸化還元酵素
1)穏和な条件で反応を促進 (pH7.0,約 40℃,1atm)
・転移酵素
2)クリーンで効率よく反応
・加水分解酵素
3)高い特異性 (反応,基質,立体,位置)
・脱離酵素
・異性化酵素
・合成酵素
肺
50
0
※ヘム …補欠分子族の一つ
※補因子 (cofactor)
筋肉
100
酸素結合率
※ヘモグロビン …赤血球の酸素運搬タンパク
で 4 つのプロトマーからな
るオリゴマー
(均一四量体)
ミオグロビン …タンパク質 1 個の単量
体でヘモグロビンの構
成成分
↓
アロステリック効果
0.13 酸素分圧
№9 酵素の触媒機構
○穏和な条件で反応を促進
・近接効果，エントロピートラップ
CO O
CO O
O CO CH 3
OH
アスピリン
X
※
X
CH3 COO-
O CO CH 3
OH
この反応ではCH3 COO- が､アスピリンの反応と同じ速度で
行うためには13mol必要である。
・遷移状態
○pH に関する酵素の触媒機構
R1 -O-CO-R2
H2 O
加水分解
R1 -OH + R 2 -COOH
※酸または塩基を加えると反応が効率よく進む
pH=-log[H+] pH7 のとき､[H+]=[OH-]=1×10-7
※His,Lys,Cys,Tyr,Ser,Asp,Glm が解離すると触媒官能基となる
○各種の特異性を持つ
①反応特異性
②基質特異性
③立体特異性
④位置特異性
明確な区別はなく､重複する場合がある
・アルコールの分解
アルコール ｱﾙｺｰﾙﾃﾞﾋﾄﾞ
  ﾛｹﾞﾅｰｾﾞ
→ アセトアルデヒド ｱｾﾄｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ
  ﾛｹﾞﾅｰｾﾞ
→ 酢酸
※この反応は反応特異性と基質特異性による
・立体特異性
・位置特異性
CH 2COOH
アコニテート
ヒドラターゼ
HO C COOH
H CH COOH
クエン酸
光学不活性
CH 2COOH
H C COOH
HO CH COOH
イソクエン酸
光学活性
COOH
COOH
OH
HOOC H 2C
HO
CH 2COOH
HOOC HC
H
CH 2COOH
№10
○平衡反応 (可逆反応)
k1
E+S
ES
k -1
k2
酵素の反応動力学
E+P
k -2
ここで、E：酵素，S：基質，P：生成物である。
↓
k1
k2
E+S
ES
E+P
k
-1
v = k2[ES]
v1 = k1[E][S]
…ES が生成する速度
…ES が消失する速度
v2 = k-1[ES] + k2[ES]
定常状態 v1=v-1 より、
[ E ][ S ] k 2 +k −1
=
= Km
[ ES ]
k1
E0=酵素の初期濃度とすると、[E] = [E0]-[ES]
Km =
([ E0 ] − [ ES ])[S ]
[ ES ]
v=k2[ES]より、 v0 =
∴ [ ES ] =
[ E0 ][ S ]
[S ] + K m
k 2 [ E0 ][ S ] Vmax [ S ]
=
[S ] + K m
[S ] + K m
したがって、限界速度 Vmax=k2[E0]
k +k
k
K m = −1 2 ≈ −1
k1
k1
Vmax
1
-2 Vmax
一方、Km=[S] より、
V [S ] 1
v0 = max
= Vmax
[S ] + [S ] 2
Km
[S]
○平衡定数 K の意味
A+B
C
の反応において
K=
[ A][ B ]
…一定
[C ]
K が非常に小さいとき、C が多量生成
K が非常に大きいとき、C が少量生成
○Lineweaver-Burk の式
V [S ]
の逆数をとると、
v = max
K m + [S ]
1/v
1/Vmax
1 K m + [S ]
=
v Vmax [ S ]
1
1
K
1
∴ =
+ m ･
v Vmax V max [ S ]
-1/Km
1/[S]
№11
オーダード機構
○オーダード Bi,Bi 機構
基質の結合順および生成物の解離順が決まっているもの
基質が酵素の活性部位に結合し、また生成物が離れるのに一定の順序がある場合、基質
がすべて反応した後に生成物が一定順序で離れる
B
P
EAB
EQ
EA
EPQ
E+Q
E+A
まず酵素 E が A と結びついてからでないと B は結合できない。
解離反応が起こると、まず P、ついで Q が酵素からその順で離れる。
Q
B
P
A
E
EA
№12
E
EQ
EPQ
EAB
ランドム機構
○ランドム Bi,Bi 機構
基質の結合順および生成物の解離順が可変
A と B が酵素に結合し、また P と Q が酵素から離れるが順序は決まっていない
Q
B
E+P
EP
EA
E+A
EPQ
EAB
E+Q
EQ
EB
E+B
P
A
P
B
Q
A
EP
EA
E
EPQ
EAB
EB
A
B
E
EQ
P
Q
№13
ピンポン機構
P
B
○ピンポン Bi,Bi 機構
ある種の共鳴反応
E+A
EA
FP
F
FB
EQ
E+Q
この場合、EA，FP，FB，EQ と、いろいろな酵素複合体ができる。F は修飾された酵素、
すなわち X-酵素で、X はリン酸基またはカルボキシル基などその他一時的に酵素に結合
する基。F は B と結びつき、X を B に与え、生成物 Q を生じ酵素 E が再生する。
Q
P
B
A
E
EA
FP
F
FB
EQ
E
№14
酵素の阻害
◎阻害 …酵素と結合して触媒作用を妨げる作用
不可逆阻害
可逆阻害
競争阻害
非競争阻害
反競争阻害
○不可逆阻害
不可逆阻害剤は酵素活性に関与するアミノ基など、特定の基に不可逆的に共有結合す
る。何をしても阻害剤は離れず、永久に触媒作用を失う。
○競争阻害
酵素 E + S
+
阻害剤 I
ES
E+P
v=
Vmax [ S ]
の Km 値が大きくなる
K m + [S ]
EI
○非競争阻害
酵素 E + S
+
阻害剤 I
Ks
ES
+
I
E+P
Ki
Ki
Ks'
EI + S
○反競争阻害
ES
E+S
+
I
EIS
v=
Vmax [ S ]
の Vmax 値が大きくなる
K m + [S ]
E+P
Ki
EIS
◎可逆阻害のそれぞれの比較
阻害形式
速度式
Vmax [ S ]
v=
なし
K m + [S ]
Vmax
Km
―
―
競争
v=
Vmax [ S ]
K m (1 + [ I ] / K i + [ S ]
不変
増大
非競争
v=
Vmax [ S ]
( K m + [ S ])(1 + [ I ] / K i )
減少
不変
反競争
v=
Vmax [ S ]
K m + [ S ](1 + [ I ] / K i )
減少
減少
№15
ビタミン
◎ ビタミン (Vitamine) …正式名：vital amine
VB1 の欠乏は脚気の発病
水溶性ビタミン (主に VB 群)
脂溶性ビタミン (その他)
補因子
補酵
素：酵素に非共有結合
補欠分子族：酵素に共有結合
アポ酵素
ホロ酵素
補因子
 →
(機能のない酵素)
(機能のある酵素)
○重要な補酵素
水溶性ビタミン
補酵素型
ビタミン B1
(チアミン)
チアミン二リン酸
ビタミン B2
(リボフラビン)
フラビンモノヌクレオチド (FMN)
フラビンアデニンジヌクレオチド (FAD)
ニコチン酸
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド (NAD+)
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸
(NADP+)
パントテン酸
CoA
ビタミン B6
(ピリドキシン)
ピリドキサルリン酸
№16
水溶性ビタミン
①ビタミン B1 (チアミン) → チアミン二リン酸
・構造
N
H 3C
C2H5OH
NH2 CH3
+
CH2 N
S
N
[チアミン]
Cl
N
H 3C
NH2 CH3
+
CH2 N
N
・生化学的機能
生体内における C−C 結合の生成と切断反応に関与
Cl
C2H5O PO O PO OH
S
OH
OH
[チアミン二リン酸]
・チアゾール環
N
+
-H +
S
N
+
S
CH 3 CO-COO -
N
-
H
N
CH3 C
O
N
N
S
S
S
N
H
-
PO
O
CH 2
OH
HO CH
HO CH
HO CH
CH 2
O
N
N
H 3C
CH3 C
O
+ CH 3CHO
-
H
S
N
CH3 C COO
O
②ビタミン B2 (リボフラビン) → FMN，FAD
・構造
PO OH
O
CH 2 OH
HO CH
HO CH
HO CH
CH 2
O
H 3C
H 3C
N
N
H 3C
+
N
N
O
PO OH
NH 2
O
CH 2 N
N
N
N
O
H
O
OH OH
[フラビンアデニンヌクレオチド] (FAD)
O
[フラビンモノヌクレオチド] (FMN)
・生化学的機能
種々の酸化還元反応における酸化剤
生体内における電子輸送
・フラビン基の性質
H 3C
H 3C
R
N
+
H
N O
N
N
H
O
R
H3 C
H3 C
N
R
H
N
N
O
N
+
e-
H
H3 C
H3 C
O
N
O
N
N
H
O
R
H-
H3 C
H3 C
③ニコチン酸 → NAD+，NADPH+
・構造
COOH
ニコチン酸
N
H
N
CONH
ニコチンアミド
N
N
N
H
H
N
O
N
O
H
NH 2
NH 2
N
N
OH
N
CH 2
O
PO OH
N
N
CH 2
O
PO OH
PO O
O
CONH 2
+
OH
OH O PO OH
CH 2
O
OH OH
N
N
PO O
O
CH 2
O
N
N
OH
N
OH OH
CONH 2
+
OH OH
[ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド]
[ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸]
(NAD + )
(NADP + )
・生化学的機能
種々の酸化還元反応の酸化剤として関与
・ニコチンアミドの性質
H
CONH
HN
R
H
+
H
N
R
④ビタミン B6 (ピリドキサル,ピリドキシン,ピリドキサン)
・構造
CH 2OH
CHO
CH 2 NH 2
CH 2OH
HO
CH 2OH HO
HO
CH 2OH
H 3C
H 3C
N
ピリドキサル
N
H 3C
ピリドキシン
N
ピリドキサン
CHO
HO
補酵素型
[ピリドキサルリン酸]
H 3C
CH 2OPO3 H 2
N
・補酵素型とリシン Lys との反応
CH3
N
CHO
H2N CH COOH
(CH2)4
NH2
+
HO
H3C
CH2OPO3H2
N
シッフ塩基
CH
CH
CH2OPO3H2
HO
H3C
N
CH
・生化学的機能
ピリドキサルリン酸はアミノ酸の生合成反応(アミノ基の転移,脱炭酸,ラセミ化)に関与
⑤リポ酸
・構造
H 2C
H2
C
S
CH
(CH 2)4 COOH
S
・性質
O
O
C
H 3C
OH
+ リポ酸
H 3C C
S
S CH 2CH 2 CH
O
CoA
H 3C C CoA
+
(CH 2)4 COOH
SH
SH
CH 2CH 2 CH
(CH 2)4 COOH
アセチルCoA
⑥パントテン酸
・構造
O
CH 3
COOH CH 2CH 2NH C CH C CH 2OH
OH CH 3
NH 2
N
N
N
補酵素型
O
CH 3
O
O
COOH CH 2CH 2NH C CH C CH 2O P O P O C O
OH CH 3
OH OH
補酵素Ａ (ＣｏＡ)
OH
N
OH
◎ビタミンＣ
・構造
還元
O
O
CH CH 2OH
ＶＣ
OH
酸化
還元
・生化学的性質
酸化剤
コラーゲン(タンパク質の一種),
プロリン(生体内ではﾋﾄﾞﾛｷｼﾌﾟﾛﾘﾝ)を多く含む
ｵｷｼﾀﾞｰｾﾞ
ﾋﾄﾞﾛｷｼﾌﾟﾛﾘﾝ
酸化
プロリン
№17
○ビタミン A
CH 3
CH 3
脂溶性ビタミン
CH 3
CH 3
CH 2OH
CH 3
CH 3
CH 3
CHO
レチナール
H 3C
H 3C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
CH3
CH3
レチノール
CH 3
CH 3
CH 3
β-カロチン
CH 3
CH3
○ビタミン D
コレステロール
CH3
CH3
OH
酵素
紫外線
CH2
CH2
ホルモン作用
Caを取り込むタンパク質の
生合成
ビタミンD
HO
OH
HO
№18
ホルモン
○恒常性の維持 (ホメオシタス)
ホルモン…恒常性維持のために生産される内分泌性の化合物
№19
核酸
○セントラルドグマ (中心命題)
DNA 転写
→ mRNA 翻訳
→ タンパク質
○核酸の構成成分
・Purine
N
N
N
N
N
O
NH 2
N
H
N
N
H
Purine
(核)
H 2N
系統名：6-Aminopurine
慣用名：Adenine
N
N
N
Pyrimidine
O
N
H
Cytosine
O
O
HN
HN
O
N
H
Uracil
N
N
H
系統名：2-Amino-6-hydroxy purine
慣用名：Guanine
・Pyrimidine
NH 2
N
HN
O
N
H
Tymine
CH 3
○五炭糖
○リン酸
HOH 2 C O OH
HOH 2 C O OH
O
HO P OH
2-Dioxyribose
Ribose
OH
OH OH
○DNA Nucleotide
O
塩基
O P O
O
OH
OH
○RNA Nucleotide
O
塩基
O P O
O
OH
OH OH
OH
○核酸の働き
・ DNA：全ての遺伝子(タンパク質のアミノ配列)を暗号化して記憶
・mRNA：遺伝子の写し
・tRNA：アミノ酸運搬体
・rRNA：リボソーム構成体
№20
○脂質 (Lipid)
・エネルギーの貯蔵,生成
・生体膜の構成成分
脂質
・運搬体 (キャリアー)
・生体内情報伝達
○エネルギーの貯蔵
・アシルバリセロール類 (中性脂肪)
CH 2OH
CH 2OH
CHOH
CHOH
+ RCOOH
CH 2OH
CH 2OH
グリセロール
脂肪酸
トリアシルグリセロール
○ろう
O
R C O R'
R ：C 17 ∼C29
R'：C 18 ∼C30
○リン脂質
CH 2 OCOR 1
R2
COO
C H
O
CH 2 O P OH
CH 2 OCOR 1
H2 O
R2
COO
C H
CH 2 O
OH
O
P O
O
両親媒性
疎水性
親水性
CH 2 OCOR 1
R2
COO
C H
O
CH 2 O P
①,②,③
OH
①ホスファチジルコリン
-O-CH 2 CH2 N+ （CH3 ）3
②ホスファチジルエタノールアミン
-O-CH 2 CH2 NH 2
③ホルファチジルセリン
-O-CH 2 CH（NH）-COOH
○グリコリピド
CH 2 OCOR 1
R2
COO
C H
CH 2 O
両親媒性
糖
○テルペノイドとステロール
※テルペノイド
…イソプレンがいくつか
集まったもの
ステロイド基
イソプレン
(2-metyl-1,3-butadiene)
№21
細胞 (形質膜)
○形質膜の脂質
(％)
リン脂質
糖脂質
ｽﾌｨﾝｺﾞﾘﾋﾟﾄﾞ
ｽﾃﾛｲﾄﾞ
その他
赤血球
37
0
21
23
19
両親媒性の脂質(リン脂質,糖脂質、ｽﾌｨﾝｺﾞﾘﾋﾟﾄﾞ)を多く含む
両親媒性の脂質とコレステロール(ステロイド系)から形質膜が形成
○形質膜の化学組成
(％)
タンパク質
脂質
炭水化物
赤血球
49
43
8
膜は脂質だけでなくタンパク質も含んで形成される
○植物性と動物性の脂質
動物性 (個体)：飽和の脂肪酸からなる脂質が多い ex.ステアリン酸 (C18)
植物性 (液体)：不飽和の脂肪酸からなる脂質が多い ex.オレイン酸 (C18)
液体と固体の違い
ステアリン酸は直鎖であるのに対し、オレイン酸は cis 構造を持つ折れ曲がった構造を
している。形質膜の一部を形成するとき、疎水性の部分が直鎖から成っていると密な
構造となり固体になりやすい。一方、疎水性部が折れ曲がった 2 本の脂肪酸からなる
と疎な構造となり液体になりやすい。
○膜を介した輸送
・能動輸送
エネルギーを必要とするキャリヤータンパクやポンプによる物質輸送
・受動輸送
エネルギーを必要としないチャンネル等を介した物質流入
○形質膜の機能
1．細胞内外の区分と恒常性維持
2．物質の取り込みの制限，調節
3．細胞間や組織間の情報伝達
№22
◎細胞 (cell)
・形質膜 (細胞膜)
・核
・ゴルジ体
・小胞体＋ribosome
細胞 (細胞核)
・リソソーム･ミクロボディー
・ミトコンドリア
・クロロプラスト
○細胞核
染色体(DNA とタンパク質(約半分がヒストン)合体)が存在
※ヒストン…DNA の折りたたみ構造の形成に重要な役割を果たす (塩基性タンパク質)
DNA の負電荷とヒストンの正電荷による静電的相互作用により複合体が形成される。
DNA200 塩基に対して 1 組のヒストンが結合。
○細胞核の機能
1．遺伝物質の保管
2．遺伝子の発現 → タンパク質合成の準備
○真核生物の細胞核
細胞核 …二重膜で覆われた密度の高い構造
核孔 …二重膜に多数ある孔。核で合成された化合物が細胞質に出て行く
染色質 …=クロマチン。DNA とヒストンの複合体よりなる染色体が拡がったものである。
細胞分裂の際は DNA 鎖が一定の変化を受ける間に染色体が収縮し、光学顕微
鏡でも観察されるようになる。
核小体 …リボソームの合成
№23
細胞 (小胞体+リボソーム)
○小胞体とリボソームの機能
タンパク質合成
○小胞体
滑面小胞体 …表面にリボソームなし
粗面小胞体 …表面にリボソームあり
№24
細胞 (ミトコンドリア)
○機能
各種物質の代謝反応の最終段階
→呼吸系酵素が局在し、各種の酸化還元反応の場
脂肪酸のβ酸化,TCA サイクル,電子伝達系,酸化的リン酸化
○解糖系 (嫌気的 = 無酸素運動)
グルコース 2×ピルビン酸
2ATP
アセチルCoA
○TCA サイクル (好気的 = 有酸素運動)
○脂肪酸のβ酸化
O
R
CH2 CH2 C
CoA
O
R
CH CH C
CoA
O
OH
R
R
O
CH CH2 C
O
O
C
CH2 C
R
CoA
CoA
C
O
CoA
CH3 C
CoA
アセチルCoA
○特徴
1) 環状 DNA を有する
2) 70s リボソームほかタンパク質合成系を有する
ミトコンドリアの含むタンパク質の 10％は自家製
№25
リソソームとゴルジ体
○リソソームの機能
細胞内の消化器官
プロテアーゼ
リボヌクレアーゼ
デオキシリボヌクレアーゼ
グリコシダーゼ
→
→
→
→
タンパク質
RNA
DNA
多糖類
加水分解酵素
(30∼40 種)
自己消化
にも関与
○ゴルジ体の機能
タンパク質の翻訳後修飾
クロロプラスミド (葉緑体)
№26
○組成
タンパク質
脂質
50％
40％
クロロフィル(a,b) 23％
カルテノイド
5％
プラストキノン
5％
リン脂質
23％
その他の脂質
56％
CH=CH2
R
C2H5
H3C
N
N
N
N
クロロフィル
R=CH 3 → a
R=CHO → b
O
H3C
重層
COOCH3
CH2
CH2
O C O
CH3
CH3
CH3
№27
グラナ
重層構造
3
被覆小胞とエンドソーム
○エンドソーム
飲食作用 (エンドサイトーシス)
ピノサイトーシス：小さなものを対象
ファゴサイトーシス：大きなものを対象
エキソサイトーシス
ラメラ (チラコイド)
袋状の膜構造
○レセプター (受容体)
生体内情報に対する受け皿
例)血液中のインスリンにレセプターが結合
※ホルモン …恒常性維持のために生産さ
れる内分泌性化合物
インスリン…グルコースを細胞内に取り
込みグルコーゲンを生産さ
せる命令
№28
ミクロボディー
○リソソーム
生体内高分子(タンパク質，核酸，多糖類など)を消化(主に加水分解)する多数の酵素を
内包した小器官
○ミクロボディー
H2O2 を生成するオキシダーゼ(酸化酵素)と、H2O2 を分解するカタラーゼを含む
リソソームと比べ、小さなエネルギー生産の器官
低分子化合物(特に脂質)の代謝に関与？
№29
細胞骨格
○細胞骨格
ミクロチューブ(微小管) → 細胞骨格
ミクロフィラメント
→ 細胞内運動器官 (アクチンフィラメント)
ミクロトラベキュール
№30
輸送
○形質膜を介した輸送
・受動輸送 …濃度が高いほうから低いほうに輸送
単純拡散 (自由拡散，受動拡散)
仲介拡散 (促進拡散) …キャリヤータンパクが必要
・能動輸送 …濃度が低いほうから高いほうに輸送
修飾輸送
能動輸送
…キャリヤータンパクやイオンポンプなどが仲介し、エネルギーを消費す
○細胞内におけるタンパク移送
ポリソーム = mRNA + リボソーム
《タンパク合成》
タンパク質
翻訳中移送
シグナルペプチド
の切断
翻訳後移送
通過配列の切断
タンパク質前駆体
翻訳後移送
タンパク質
№31
代謝
○代謝 (metabolism) …生体内で起こる化学諸反応 (生体内での物質変換)
合成と分解
○代謝の機構 →エネルギー収支
⊿G’：負の符号 →反応が左から右に起こるとき
正の符号 →反応が右から左に起こるとき
A*
活性化エネルギー
：加熱,圧縮,通電
電磁波の照射
自由エネルギー
：生成するエネルギー
触媒反応
：遷移状態(高エネルギー
状態)安定化させる
通常反応
エ
ネ
ル
ギ
ー
活性化エネルギー
触媒反応
A
自由エネルギー
B
反応座標
グルコース-6-リン酸
H2O
(pH7.0)
グルコース + リン酸
⊿G' = -3.3kcal/mol
⊿G’＞ 0：吸エルゴン反応 (吸熱反応) → 非自発的反応
⊿G’＜ 0：発エルゴン反応 (発熱反応) → 自発的反応
↓
生体内では共役して起こる
○熱力学的取り扱い
⊿G = ⊿H - T⊿S
熱量
自由度
※⊿G：自由エネルギー変化
⊿S：エントロピー変化
⊿H：エンタルピー変化
T：絶対温度
⊿G = ⊿G0 + RTlnKeq
※⊿G0：標準自由エネルギー変化
Keq：平行定数
平衡状態においては ⊿G = 0
∴⊿G0 = -RTlnKeq
ex.) ATP
NH2
N
N
O
O
O
O P O P O P O CH2
O
O
O
O
N
N
0
∆G '≈ ∆G = −7.3kcal/mo l


→ ADP
⊿G’…反応において pH などの変化を無視した⊿G
OH
OH
№32
解糖系
○解糖系
解糖系
(無酸素系)
TCAサイクル
(有酸素系)
嫌気性
好気性
CH2OH
O
CH2OPO3H2
O
ATP ADP
グルコースホスフェート
イソメラーゼ
ヘキソキナーゼ
グルコース-6-リン酸
グルコース
ATP ADP
フルクトース-6-リン酸
CH2OPO3H2
O CH2OPO3H2
ホスホフルクト
キナーゼ
アルドラーゼ
CH2OH
C
フルクトース-1,6ビスリン酸
O
ADP
CH OH
ホスホグリセレート
キナーゼ
CH2OPO3H2
CH2OPO3H2
グリセルアルデヒド-3-リン酸
ホスホグリセロ
ムターゼ
ATP
O
C
グリセルアルデヒド3-ホスフェート
デヒドロゲナーゼ
CH OH
トリースホスフェート
イソメラーゼ
ジヒドロキシアセトンリン酸
H2PO3O
NAD+
C
O
CH2OPO3H2
NADH
H
CH2OPO3H2
O CH2OH
COOH
CH OPO3H2
CH2 OH
エノラーゼ
C
OPO3H2
CH2
2-ホスホグリセリン酸
ホスホエノールピルビン酸
※解糖：グルコース → ピルビン酸 → 乳酸
発酵：グルコース → ピルビン酸 → アルコール
※酵素の分類
①酸化還元酵素
②転移酵素
③加水分解酵素
④脱離酵素
⑤異性化酵素
⑥合成酵素
※代謝調節
①生成物阻害
②アロステリック効果
③フィードバック阻害
CH OH
CH2OPO3H2
1,3-ビスホスホグリセリン酸
COOH
COOH
3-ホスホグリセリン酸
ピルベート
キナーゼ
COOH
C
O
CH3
ピルビン酸
○第一段階
CH2OH
O
CH2OPO3H2
O
ヘキソキナーゼ
+ ADP
+ ATP
⊿G'=-4.0kcal/mol
(pH7.0)
グルコース-6-リン酸
グルコース
キナーゼ … リン酸化酵素 (転移酵素の一種)
代謝調節：生成物阻害
∆G ' = +3.3kcal/mol
グルコース → グルコース-6-リン酸
∆G ' = −7.3kcal/mol
ATP → ADP
○第二段階
CH2OPO3H2
O
グルコースホスフェート
イソメラーゼ
CH2OPO3H2
O CH2OH
⊿G'=-0.4kcal/mol
フルクトース-6-リン酸
グルコース-6-リン酸
酵素：グルコースホスフェートイソメラーゼ …異性化酵素
○第三段階
CH2OPO3H2
O CH2OH
ホスホフルクトキナーゼ
CH2OPO3H2
O CH2OPO3H2
+ ADP
+ ATP
フルクトース-6-リン酸
フルクトース-1,6-ビスリン酸
代謝調節：アロステリック効果
※アロステリック効果
アロステリック酵素のアロステリック部位に正または負のエフェクターが結
合して反応を活性化または阻害する。
負要因：ATP，クエン酸
正要因：フルクトース -2,6- ビスリン酸，フルクトース -6- リン酸，
AMP,ADP
ATP が負の性質つまり阻害作用を持つことによって、ATP を生成しつづける
ことを不可能にする。解糖系は ATP を合成する反応系だが、すべての糖が ATP
に変換されると、糖の貯蔵ができなくなる。しかし、AMP や ADP の存在下では
ATP が不足しているというシグナルが発せられ、正の性質つまり活性化作用に
よって ATP の生成が活性化される。
○第四段階
CH2OPO3H2
C O
HO CH
HC OH
HC OH
CH2OPO3H2
フルクトース-1,6-ビスリン酸
アルドラーゼ
CH OH
⊿G'=+5.5kcal/mol
Keq=1×10 -4
CH2OPO3H2
CHO
+
CH2OPO3H2
グリセルアルデヒド
-3-リン酸
C
O
CH2OH
ジヒドロキシ
アセトンリン酸
⊿G = ⊿G’ + RT lnKeq
平衡時において⊿G=0 だから、
⊿G’= -RT lnKeq
= -RT×2.303 log10-4
= 9.212RT
Keq
A
B+C
において、 [A]0 = 0.1mol/l → [A] = x
[B] = [C] = 0.1-x
とすると、
[ B][C ] (0.1 − x) 2
→ x2 ‐ 0.2x + 0.01 = 10-4x
K eq =
=
= 10 −4
[ A]
x
ここで 10-4x≪0 とすると
(0.1-x)2 = 0
∴ x = 0.1
この値では、反応物 A の濃度は変化していないことになる。正確な計算を行うと、
フ
ルクトース-1,6-ビスリン酸は 0.1mol/l から出発すれば 97％がそのまま残る。
フルクトース-1,6-ビスリン酸の初期濃度[A]0 を 10-4mol/l とすると、
[ B][C ] (10−4 − x) 2
=
= 10− 4
∴x = 4×10-5
[ A]
x
したがって、10-4mol/l から出発すれば 40％しか残らない
↓
60％が生成物
K eq =
※ジヒドロキシアセトンリン酸
トリースホスフェートイソメラーゼ
ジヒドロキシアセトンリン酸
⊿G' = -1.8kcal/mol
グリセルアルデヒド-3-リン酸
◎解糖系準備段階 (エネルギー消費段階)
第一段階∼第四段階
段階
第一段階
ATP 消費
第二段階
ATP→ADP
⊿G’ (kcal/mol)
阻害
-4.0
第四段階
※
+5.5
-1.8
ATP→ADP
+0.4
-3.4
アロステリ
ック効果
生成物阻害
№33
第三段階
解糖系 (エネルギー生成段階)
○第一段階
O
H
C
CH OH
CH2OPO3H2
グリセルアルデヒド-3-リン酸
H2PO3O
グリセルアルデヒド-3-ホスフェート
デヒドロゲナーゼ
⊿G' = +1.5kcal/mol
NAD+
NADH
O
C
CH OH
CH2OPO3H2
1,3-ビスホスホグリセリン酸
○第二段階
H2PO3O
O
C
COOH
ホスホグリセレートキナーゼ
CH OH
CH OH
⊿G' = -4.5kcal/mol
CH2OPO3H2
CH2OPO3H2
ADP
1,3-ビスホスホグリセリン酸
ATP
○第三段階
COOH
COOH
ホスホグリセロムターゼ
(異性化酵素)
CH OH
CH2OPO3H2
3-ホスホグリセリン酸
CH OPO3H2
CH2 OH
⊿G' = +1.05kcal/mol
2-ホスホグリセリン酸
○第四段階
COOH
CH OPO3H2
3-ホスホグリセリン酸
COOH
エノラーゼ
C
⊿G' = -0.65kcal/mol
OPO3H2
CH2
ホスホエノールピルビン酸 …②
CH2 OH
2-ホスホグリセリン酸 …①
※ホスホエノールピルビン酸が高エネルギー化合物である理由
①,②において、②は高エネルギー化合物であるのに対し、①は低エネルギー化合物
である。両物質のエネルギー差は 0.65kcal/mol しかない。これは、それぞれの生体内
での加水分解のときのエネルギー差が問題だからである。両物質は分子内電子配置が
異なるので、ホスホエノールピルビン酸のほうが、加水分解するとき遊離するエネル
ギーの割合が全エネルギーに比して大きいためである。
○第五段階
COOH
COOH
ピルベートキナーゼ
⊿G' = -6.1kcal/mol
OPO3H2
C
C
CH3
CH2
ホスホエノールピルビン酸
ADP
ピルビン酸
ATP
※ピルベートキナーゼ …アロステリック酵素
○第六段階
COOH
C
O
CH3
ピルビン酸
O
COOH
ラクテートデヒドロゲナーゼ
⊿G' = -6.0kcal/mol
NADH
NAD+
HO
C
CH3
乳酸
H
◎解糖系と TCA サイクルの連絡
解糖系
ラクテート
デヒドロゲナーゼ
乳酸
ピルビン酸
ピルベート
デカルボキシラーゼ
酢酸
TCAサイクル
◎解糖系全体の反応
ΔG'=-47.0 lcal mol-1
C6H 12O6
2CH3CH(OH)COOH
乳酸
グルコース
C6H 12O6 + 2ADP + 2H 3PO 4
解糖系によって
ΔG'=-37.4 kcal mol -1
2CH3CH(OH)COOH + 2ATP + H 2O
約 31％のエネルギーを獲得
※酵素の分類と命名
国際生化学･分子生物学連合の 1992 年酵素目録には 3,196 種類があるが、それらは 6
種類に大別される。各酵素には識別のための分類番号がつけられており、願望の前に EC
をつける。酵素名は原則として基質名と触媒する反応に-ase をつけたものとする。
分類
触媒する反応
1
酸化還元酵素
2 種の基質間の酸化還元反応
2
トランスフェラーゼ
(転移酵素)
3
加水分解酵素
4
リアーゼ
(脱離酵素)
5
イソメラーゼ
(異性化酵素)
アミノ酸のラセミ化，シス-トランス変換，分子内転移
6
リガーゼ
(合成酵素)
ATP の加水分解を伴って 2 分子の化合物を結合させる
アミノ基，メチル基などを基質から他の基質へ移す
キナーゼと呼ばれるリン酸転移酵素もこれに入る
リン酸エステル，タンパク質などの加水分解
C-C，C-N，C-O 結合などを切断し、CO2，アルデヒド，
水などを遊離し、二重結合を残す
※生成物阻害 (反応物阻害)
生成物が質量作用の法則でその反応を阻害すること
※フィードバック阻害 (最終産物阻害)
代謝系の最終産物によって酵素の活性が阻害されること
№34
TCA サイクル
◎TCA サイクル
糖質
解糖系
TCAサイクル
嫌気的 2ATP
好気的 11ATP
(グルコース1個当り)
(アセチル-CoA1個当り)
脂質
アミノ酸代謝物
○解糖系-TCA サイクル間反応
ピルビン酸＋ CoA-SH ＋ NAD+
O
ピルベートデヒドロゲナーゼ複合体
CH3 C
ΔG' = -8.0ｋcal/mol
S-CoA
＋ CO2 ＋ NADH
○TCA サイクル
O
CH3 C
S-CoA
O
+
CH2-COOH
アセチル-CoA
δ-
O
CH2 C
S-CoA
HOOC
HOOC
+
δ+
O
C
COOH
HO
C
H
HO
CH COOH
イソクエン酸
C
COOH
GTP
COOH
HO CH
CH2
COOH
L-リンゴ酸
FAD，Mg2+
リポ酸，TPP
CH2 COOH
CH2
HO
NADH
コハク酸
フマレート
デヒドロゲナーゼ
H C COOH
スクシネート
デヒドロゲナーゼ
FAD
O
FADH2
C
HOOC C H
フマール酸
COOH
CH2-COOH
オキサロ酢酸
※ NAD+ ＋ SH2
NADH + S + H +
3ATP
FAD+ + SH 2
2ATP
FADH2 + S
NADH
(NADPH)
CH2 COOH
2-オキソグルタル酸
CH2 COOH
GDP
(NADP +)
デヒドロゲナーゼ
NAD+
スクシニルCoA
シンテターゼ
NAD+
CH2 COOH CoA-SH 2-オキソグルタレート CO2
O
オキサロコハク酸
イソシレート
デヒドロゲナーゼ
CH COOH
CH2
COOH
COOH
CH2 COOH
H2 O
Mg 2+
CH COOH
C
CH2 COOH
CH2COOH
C
COOH
CH2 CO-SCoA
アルドール縮合
CH2-COOH
CO2
CH2 COOH
C
C
CH2 COOH
クエン酸
cis-アコニット酸
O
CH2 COOH
HO
オキサロ酢酸
[機構]
アコニテート
ヒドラターゼ
-H2 O
シトレート
シンターゼ
COOH
C
………
CH S-CoA
スクシニル-CoA
フマレート
ヒドラターゼ
№35
◎脂質代謝
パルミチン酸
脂質代謝
H3C(CH2)14COOH
∆G ' = −2340 kcal / mol
C16H32O2 + 23O2     
→ 16CO2 + 16H2O
↓
アセチル-CoA ×8
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
※
消化器分解
脂質
吸収
遊離脂肪酸
(トリアシルグリセロール；TG)
(Free Faty Acid；FFA)
CH 2-OCO(CH 2)14CH 3
H3 C(CH2 )14 COOH
パルミチン酸
CH--OCO(CH 2)14CH 3
脂質
分解
(TG)
貯蔵
循環
CH 2-OCO(CH 2)14CH 3
燃焼
トリパルミチン酸
◎β-酸化
β
α
ATP
O
R CH2 CH2 C OH
ADP
+ CoA-SH
FAD
O
FADH2
遊離脂肪酸
O
R CH CH C SCoA
R CH2 CH2 C SCoA
エノイル-CoA
アシル-CoA
H2O
O
CH3 C SCoA
O
アセチル-CoA
R C
O
NADH
NAD+
OH
O
CH2 C SCoA
R CH CH2 C SCoA
3-オキソアシル-CoA
3-ヒドロキシアシル-CoA
※パルミチン酸のβ-酸化
パルミチン酸 → 96ATP
№36
電子伝達系と酸化的リン酸化
○電子伝達系
 解糖系 
糖質
 3NADH 

→ TCAサイクル
→



1FADH2 
β- 酸化
脂質
↓
ATP
還元
NADH
電子伝達系 (O2 を使って酸化)
↓
ATP (GTP)
NAD+ NADH 複合体Ⅰ
NAD+
CoQ 複合体Ⅲ cyt c 複合体Ⅳ O2
FADN2 複合体Ⅱ
ATP
ATP
ATP
○電子伝達系
ミトコンドリアなどで酸化還元反応が連鎖的に起こり、電子の移動が行われる系
NADH + H+ + 12 O2 
→ NAD+ + H2O
○酸化的リン酸化
電子伝達系の酸化還元反応によって遊離されるエネルギーを用いて、ADP と無機リン
酸から ATP を合成する。
酸化還元反応によってミトコンドリアの膜の内外にプロトンの電気化学的ポテンシャ
ル差が形成され、H+-ATP によって ATP を合成する
№37
糖と脂質の代謝
◎糖質と脂質の代謝経路
ATP生成
代謝経路
細
胞
液
内
反
応
脂質
糖質
糖質
脂質
(グルコース)
単糖類
ｸﾞﾘｾﾛｰﾙ
(パルミチン酸)
(NADH→ATP換算)
脂肪酸
10ATP生成
2ATP消費
β酸化
解糖系
計 8ATP生成
＋
2 acetyl-CoA
ピルビン酸
35ATP生成
1ATP消費
計 34ATP生成
＋
8 acetyl-CoA
acetyl-CoA
6ATP生成
ミ
ト
コ
ン
ド
リ
ア
内
反
応
TCAサイクル
2 acetyl-CoA
↓
24ATP生成
水素
8 acetyl-CoA
↓
96ATP生成
電子伝達系
総計 38ATP生成 130ATP生成
◎脂質の ATP 生成
パルミチン酸 C16 →β酸化
7回転
8acetyl − CoA
Cn →β酸化 n
( n2 - 1)回転
→
acetyl − CoA
2
例）C10 の場合
n=10 ∴ ATP = 17
× 10 - 6 = 80
2
(7 × 5) - 1＝34
→
8 × 12 = 96
( n2 - 1) × 5 - 1
n
2
× 12 = 6n
→ 130ATP

 17
→  n − 6  ATP

 2
※TCA Cycle
O
解糖系
O
C
CH3 C S-CoA
アセチル-CoA
CoA-SH
CH2 COOH
COOH
CH2-COOH
シトレートシンターゼ
HO
C
COOH
CH2 COOH
クエン酸
オキサロ酢酸
NADH
アコニテート
ヒドラターゼ
フマレートデヒドロゲナーゼ
NAD+
COOH
HO CH
CH2
COOH
L-リンゴ酸
CH2 COOH
CH COOH
CH COOH
HO
イソクエン酸
NAD+
イソシレートデヒドロゲナーゼ
フマレートデヒドロゲナーゼ
NADH
CO2
CH2 COOH
H C COOH
CH2
HOOC C H
フマール酸
O
CoA-SH
NAD+
FAD，Mg2+ ，リポ酸，TPP
スクシネートデヒドロゲナーゼ
NADH
FAD
GTP
2-オキソグルタレート
デヒドロゲナーゼ
CO2
GDP
CH2 COOH
CH2 COOH
コハク酸
COOH
2-オキソグルタル酸
FADH 2
CH2 COOH
C
スクシニルCoA
シンテターゼ
CH2
HO
CH S-CoA
スクシニル-CoA
№38
補足
○形質膜
細胞の内外を仕切る半透膜のこと。両親媒性の脂質を多く含み、両親媒性の脂質とコ
レステロールから形成される。
○脂質が両親媒性をもつ理由
脂質は本来水に溶けない。水に入れると、親水性の頭を水に、疎水性の尾を空気の方
に向けて並び、水面に単分子膜を形成する。つまり、親水性の部分と疎水性の部分があ
るから。
○植物性と動物性の脂肪
動物性 (固体)：飽和脂肪酸から成る脂質が多い
植物性 (液体)：不飽和脂肪酸から成る脂質が多い
○脂質の液体と固体の違い
動物性では疎水性部が直鎖であるのに対し、植物性では折れ線型をしている。形質膜
を形成するとき、疎水性部が直鎖であると、つまり動物性では密な構造をとりやすく、
一方折れ線型、つまり植物性では疎な構造をとりやすい。結果として固体と液体のちが
いは疎と密の違いによる。
○形質膜の機能
①細胞内外の区分と恒常性維持
②物質の取り込みの制限と調整
③細胞間や組織間の情報伝達
○膜タンパク質
膜タンパク質には大きく二つある。
①表在タンパクの膜で、炭化水素部分まで入っておらず、イオン結合や二価陽イオンを
通じて親水性部や内在タンパクに結びつく。膜との結合は弱い。
②内在タンパクで、脂質二分子膜にイオン結合や疎水結合で強く結合している。これら
は膜に深く突き刺さっているか、突き抜けており、なかなか離れない。
○細胞核の機能
①遺伝物質の保管
②遺伝子の発現 → タンパク質合成の準備
○真核生物の細胞核
細胞核は二重膜で覆われた密度の高い構造体。二重膜はたくさんの孔(核孔)があいてお
り、核で合成された化合物は核孔から回りの細胞質に出て行く。核内には染色質(クロマ
チン)がある。これ DNA とヒストンの複合体より成る染色体の拡がったものである。細胞
核の内膜には核小体という密度の高い球体が存在し、ここでリボソームの rRNA を合成す
る。
○小胞体
真核細胞内には小胞体という膜で包まれた袋のような形の網状構造がある。細胞核か
ら出て、核を覆いミトコンドリアを囲んでゴルジ体につながっている。小胞体には表面
にリボソームがくっついている粗面小胞体と、ついていない滑面小胞体がある。
○ゴルジ体
真核細胞に見られる表面の平らな顆粒の重層した集まり。リボソームで合成されたタ
ンパク質を修飾する。
○ミトコンドリア
内膜，外膜からなる細胞小器官で、内膜には内側に向かってクリステと呼ばれるひだ
状構造をしている。ミトコンドリアは内外 2 つの膜とそれらの間のマトリクスの 4 つに
区分される。それぞれにおいて、多くの固有の代謝反応が行われている。ミトコンドリ
アは好気的呼吸によりエネルギーを獲得する場であり、マトリクスではクエン酸回路や
脂肪酸のβ酸化の各酵素が含まれ、内膜には電子伝達や酸化的リン酸化に関する諸因子
が存在する。ミトコンドリアには核とは別の独自の DNA が存在する。
NADH + H+ + 1/2O2 + 3ADP + 3H3PO4 → NAD+ + 3ATP + 4H2O
○リソソーム
30∼40 種の加水分解酵素を持つ。リソソームの酵素は生体高分子に作用する。プロテ
イナーゼはタンパク質に、
リボヌクレアーゼは RNA に、
デオキシリボヌクレアーゼは DNA
に、グリコシダーゼは多糖類に作用する。
○クロロプラスト (葉緑体)
光合成を行う真核細胞に存在する。タンパク質 50％、脂質 40％である。脂質の 23％が
クロロフィル a と b で、23％がリン脂質である。クロロプラストは二重膜に包まれ、内
部にはラメラ構造が見られる。ラメラは重層してグラナを形成する。
○ミクロボディー
H2O2 を生成するオキシダーゼと H2O2 を分解するカタラーゼを持っている。低分子化合
物(特に脂質)の代謝に関与していると考えられている。
○細胞骨格
ミクロチューブ (微小管) → 細胞骨格
ミクロフィラメント
→ 細胞内運動器官
ミクロトラベキュール

Download Report