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タンパク質:必須アミノ酸、ペプチド、性質、吸収から分解までをざっと。

2021/10/09
 
ローストビーフ
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タンパク質(L-アミノ酸)を理解してワクチンが効く仕組みや病気の原因を知ろう。

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ペプチド

カルボキシル基(COOH)とアミノ基(H2N)が脱水縮合して形成した結合。連なって鎖を形成する。その構成アミノ酸の数により、ジ(2)ペプチド、トリ(3)ペプチドなどという。10残基以上のものを特にポリ(たくさん)ペプチドという。
その分子量が10,000以上(アミノ酸数が70~80)のものをタンパク質という。

ペプチド中のアミノ酸残基のC2位の炭素とポリペプチド結合部位を主鎖、各アミノ酸特有の原子団を側鎖(R)と呼ぶ。

生体内でのペプチド結合はアミノ末端(N末端)から始まり、カルボキシ末端(C末端)で終わる。

機能

  • 線維:お馴染みのコラーゲン、エラスチン、ケラチンなど。
  • 酵素:生体内の化学反応を触媒する。
  • 受容体:情報伝達を担う。足の小指をぶつけても、指をやけどしても気づくのはこのおかげ。
  • 抗体:生体防御するIgGやIgMなど。Igは免疫グロブリン。
  • 筋肉:アクチン、ミオシンなど。衰えたらフレイル、寝たきりとなる。そして心臓は心筋である。
  • 凝固因子:トロンビンなど。固まらなかったら出血多量で死ぬ。
  • 運搬体:ヘモグロビン、ミオグロビンは酸素・炭酸ガスを全身に運ぶ。
  • 運搬体:リポタンパク質は脂質を可溶化して栄養素を運ぶ。

必須アミノ酸

生体内で合成できないため食事から摂取する必要がある8種類(フェニルアラニン、トリプトファン、リシン、スレオニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、メチオニン)。幼児ではこれにヒスチジンが加わる。8種類の覚え方は別記事でご紹介済み。

  • 脂肪族アミノ酸:グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシンなど。
  • 芳香族アミノ酸:フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンなど。
  • 酸性アミノ酸:アスパラギン酸、グルタミン酸など。
  • アミド基を持つアミノ酸:アスパラギン、グルタミンなど。
  • 含硫アミノ酸:メチオニン、システインなど。
  • アルコール基を持つアミノ酸:セリン、スレオニンなど。
  • 塩基性アミノ酸:リシン、アルギニン、ヒスチジンなど。
  • イミノ酸:プロリンなど。

    アスパラギンとアスパラギン酸、グルタミンとグルタミン酸は化学構造式で見るとだいぶ違う。
    興味のある方はぜひご自分で検索を。

グリシン

グリシン以外のアミノ酸のα-炭素は不斉炭素である。

1次構造

各タンパク質に固有のアミノ酸配列。アミノ酸残基のN末端からC末端までの配列順序を示し、立体構造を維持して機能を決定する。

二次構造

電気陰性度が異なる原子が存在するため二重結合する。ペプチドは折り畳まれ方によりα-ヘリックスβ-シートなどの立体構造を形成する。

三次構造

主鎖の立体構造とともに側鎖の特異性によりさらに立体構造が複雑になる。ジスルフィド結合など。

四次構造

ポリペプチドが数個集まり形成される高度な立体構造。1単位のタンパク質をサブユニットという。ヘモグロビンや乳酸脱水素酵素は4個のサブユニットからなる。ヒトの体内で代謝の調節などをしてくれる。

α-ヘリックス構造

アミノ酸残基1個が1段階として3.6段で1回転する。L-アミノ酸からなり右巻き、右旋性を示す。側鎖は外側に位置する。

β-シート構造

ポリペプチド鎖が立体的なヒダの上に伸びたような構造をしている。側鎖は外側に一つおきに反対方向に直角に伸びる。

性質

二次構造以上の高次構造は酸、有機溶媒などにより、容易に壊れ本来の機能を果たせなくなる。しかしペプチド結合は切られないためアミノ酸の組成自体は変化しない。
タンパク質の荷電は溶液のpHにより変化するが、陽・陰荷電量が釣り合うところを等電点という。

消化・吸収

複数の酵素によりアミノ酸まで分解されてから吸収される。だから豚肉食べても豚にはならないし、コラーゲンを食べても肌にだけ行くことはない。このときATPを消費して濃度勾配に逆らって輸送される(能動輸送)。

消化酵素にはペプシン、トリプシン、キモトリプシン、カルボキシペプチダーゼ、アミノペプチダーゼ、ジペプチダーゼなどがある。

代謝

アミノ酸は血中濃度が一定に保たれる。しかし多すぎても保存できないため体循環しながら分解されていく。アミノ基は分解過程でアンモニアを生じるため尿素として無毒化され尿と一緒に排泄される。

分解

酵素の触媒反応でアミノ基をオキソ酸(α-ケト酸)に転移する。
血糖(グルコース)が不足している場合には、ピルビン酸やTCA回路に合流するものが糖新生にも使われてCoAから脂肪酸やケトン体となる。生体を維持するための仕組みだが、いい結果は招かない。無理なダイエットが危険な理由はここにある。
生成したアミンはいろいろな生理活性を示す。

関連情報はこちらにも→ NHKチョイス:番組を見たけどよくわからなかった方のためにちょこっと解説。 

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