第1回　生化学を学ぶために知っておきたい化学の基礎知識

人体は何からできているか？

（１）水H₂Oは生体内に最も多量（新生児80%、乳児70%、幼児〜成人60%、老年50〜60%）に存在する成分。物質が水に溶けやすいか溶けにくいかは重要な性質。

☆国家試験問題：健康な成人の体重における水分の割合に最も近いのはどれか。

1，20％　

2，40％　

3，60％　

4，80％

（正解は3）

☆国家試験問題：高齢者の体重に占める水分量の割合に最も近いのはどれか。

1，45%　

2，55%　

3，65%　

4，75%

（正解は2）

（２）教科書141ページの有機化合物（炭素化合物）

水以外の人体の構成成分はほとんど炭素を中心とした有機化合物。有機（ゆうき）とは生物、生きているということ。有機化合物とは生体を構成する化合物ということ。化学的には炭素骨格を含む化合物。

タンパク質(C,H,O,N,S)　脂質(C,H,O,P)水に溶けにくい　炭水化物（糖質）(C,H,O)　核酸(C,H,O,N,P)

（３）無機物質

NaとKとCl（浸透圧やpH、電位の調節）、PとCaは骨や歯の成分、Fe（血液中のO₂運搬に関与するヘモグロビンの成分）、Co（ビタミンB12の成分）など。本当は周期表のその他の全成分が人体の成分になっているはずだが、ごく微量なため測定できないものと思われる。

周期表の17族はいずれも外側の殻が7電子なので、電子1個をとりいれて１価の陰イオンになりやすい。多くの金属元素とイオン結合により「塩をつくりやすい」。そのことをギリシャ語で「ハロゲン」という。

原子の構造

構造の1番簡単な水素原子から考える。

中心に原子核があり電気的にプラスの陽子１個がある。その周囲を電気的にマイナスの電子１個が回っている。全体としてプラスマイナスゼロとなり。電気的に中性となる。原子全体の重さとしては電子の質量は陽子の1840分の1と軽いので原子量（原子全体の質量）はほとんど陽子の重さとしてよいから水素の原子量は１である。

次にヘリウム原子では原子核の陽子が２個になる。プラス電気の陽子同士は反発してしまうのでそれをつなぎとめるために電気的にプラスでもマイナスでもない中性子が２個ある。中性子は陽子と同じくらいの質量をもっているのでヘリウムの原子量は4である。

電子の周期は内側からK殻（電子2個入れる）L殻（8個）M殻（18個）N殻（32個）がある。

教科書138ページ　

生化学でよくみられる元素と元素間の結合の仕方

（　　　　　　　　）

原子番号１の水素hydrogen（　　）K（１）

K殻に1個の電子を持っているので、つなぐ手が1本あると考える。

原子番号６の炭素carbon（　　）K（２）L（４）

　K殻に2個、L殻に4個の電子をもっているので、つなぐ手が4本あると考える。つなぐ手が4本もあるから炭素同士はさまざまな結びつき方をすることができ、数多くの有機化合物になることができる。炭素は有機化合物の骨格となっているので、炭素の連なりのことを炭素骨格と呼ぶ。

原子番号７の窒素nitrogen（　　）K（2）L（５）

　K殻に2個、L殻に5個の電子を持っていてL殻の5個のうち2個は電子対を作り、残り3個の不対電子（単独の電子）が他の元素とつなぐ手3本あると考える。

原子番号８の酸素oxygen（　　）K（2）L（6）

　K殻に2個、L殻に6個の電子を持っていてL殻の6個のうち4個は2つずつ電子対を作り、残り2個の不対電子が他の元素とつなぐ手2本あると考える。

原子番号１５のリンphosphorus（　　）K（2）L（8）M（5）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に5個の電子を持っていてつなぐ手5本と考える。

原子番号１６の硫黄sulfur（　　）K（2）L（8）M（6）

K殻に2個、L殻に8個、M殻に6個の電子を持っていてM殻の6個のうち6個とも不対電子になる場合はつなぐ手6本。

M殻の6個のうち4個が2つずつ電子対を作って残り2個の不対電子が他の元素とつなぐ場合はつなぐ手2本（-S-S-）。

共有結合は容易に電子を与えたり失ったりしない原子の間に形成される強い結合。化学反応とはこの共有結合が組み変わること。　

1本の手でつながっているものを（　　　　　　　　　）、２本あるいは３本の手でつながっているものをそれぞれ（　　　　　　　　）、（　　　　　　　　）という。

共有結合の例

水素分子H₂：2個の水素原子どうしが１本の手で握手。

二酸化炭素分子CO₂：炭素原子４本の手と２個の酸素原子の２本ずつの手が握手。

窒素分子N₂：２個の窒素原子の３本ずつの手が握手。

　水H₂O：（　　　　　　　　　）

過酸化水素水H₂ O₂：（　　　　　　　　　）

☆確認問題：それぞれの元素記号を「手」を付けて書け。

1, 水素　（　　　　）

2, 炭素　（　　　　）

3, 窒素　（　　　　）

4，酸素　（　　　　）

5, リン　（　　　　）

6, 硫黄　（　　　　）または（　　　　）

（　　　　　　　　　　）

たとえば塩化ナトリウムNaClは固体の時は共有結合のような状態でつながっているけれど、水に溶けると（　　　　　）する。そのような物質を（　　　　　　）という。この時Naは電子を一つ放出して（　　　　　　　　　）のNa⁺になると安定した形になる。Clは電子一つを受け取って（　　　　　　　　　）のCl^-になると安定した形になる。Na⁺とCl^-は静電気力により引き合う弱い結合。

原子番号11のナトリウム（　　　　）K（2）L（8）M（1）

K殻に2個、L殻に8個、M殻に１個の電子を持っていて、M殻の１個の電子が引かれて１価の陽イオンNa⁺になると安定した形になる。

原子番号12のマグネシウム（　　　　）K（2）L（8）M（2）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に2個の電子を持っていてM殻の２個の電子が引かれて２価の陽イオンMg²⁺になると安定した形になる。

原子番号17の塩素（　　　　）K（2）L（8）M（7）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に７個の電子を持っていてM殻に１個の電子が足されて１価の陰イオンCl^-になると安定した形になる。

原子番号19のカリウム（　　　　）K（2）L（8）M（8）N（1）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に８個の次はＮ殻に１個の電子が入る、このＮ殻の１個の電子が抜けて１価の陽イオンＫ⁺になると安定した形になる。

原子番号20のカルシウム（　　　　）K（2）L（8）M（8）N（2）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に８個の次はＮ殻に２個の電子が入る。このＮ殻の２個の電子が抜けて２価の陽イオンCa²⁺になると安定した形になる。

原子番号26の鉄（　　　　）K（2）L（8）M（14）N（2）

　　K殻に2個、L殻に8個、M殻に14個の次はＮ殻に2個の電子が入る。N殻の電子を2個失ってFe²⁺になる場合とさらに内側のM殻からも1個失ってFe³⁺になる場合がある。

　　電子伝達系のシトクロームというタンパク中に含まれる鉄イオンがFe³⁺+電子⇔Fe²⁺を繰り返して電子の受け渡しを行っている。（糖代謝で説明）

原子番号29の銅（　　　　）K（2）L（8）M（18）N（1）

　K殻に2個、L殻に8個、M殻に１8個の次はN殻に1個の電子が入る。M殻の電子を2個失ってCu²⁺になる。

☆臨床検査技師国家試験問題：2価の陽イオンとなるのはどれか。2つ選べ。

1，カリウム

2，カルシウム

3，ナトリウム

4，マグネシウム

5，アルミニウム

（正解は2と4。それぞれK⁺,Ca²⁺,Na⁺,Mg²⁺,Al³⁺。アルミニウムは原子番号13だからK殻に2個、L殻に8個、M殻に3個の電子を持っていてM殻の3個の電子が引かれて3価の陽イオンAl³⁺になると安定した形になる。）

教科書142ページ

生化学でよく登場する用語

炭化水素（有機化合物の基本骨格）：すべての炭素原子どうしが単結合している炭化水素を飽和炭化水素または（　　　　　　　　）という。

大昔の太陽エネルギーがいっぱい詰まった化石燃料の成分。燃焼によりエネルギー（熱、光）が発生する。

メタンCH₄（沸点−１６１℃）都市ガスに利用される。

エタンC₂H₆（沸点−８９℃）都市ガス

プロパンC₃H₈（沸点−４２℃）プロパンガス。圧力を加えて液体にしてボンベで運べる

ブタンC₄H₁₀（沸点−０．５℃）カセットコンロ。小さい圧力で液体になるので小さい缶に入れられる。

芳香族化合物

1825年鯨油から発見されてC₆H_６と確認されたが、構造がなかなか解明されなかった・

1865年ドイツのケクレがベンゼン環を提案した。（夢の中でヘビが自分のしっぽをかんで回りだしたという。）

CやHを略して六角形を書いて内部に単結合と二重結合を交互に描く場合と全体に丸を描く場合がある。

環状構造の中にC以外にNやOを含むものを（　　　　　　　　　　　　　　）という。たとえばプリンやピリミジン。CやHを略してもNやOはきちんと描く。

飽和化合物

炭化水素の一つのHがCOOHになったものを脂肪酸という。炭化水素の部分が単結合のみから成るものを（　　　　　　　　　　　）という。常温で固体のことが多い。たとえば牛脂（ラード）中のパルミチン酸。その化学式は教科書のようにCH₃(CH₂)₁₄COOHでも

CH₃ CH₂ CH₂ CH₂CH₂ CH₂ CH₂ CH₂ CH₂ CH₂ CH₂CH₂ CH₂ CH₂ CH₂COOHでも

C₁₆H₃₂O₂でもよい。

不飽和化合物

二重結合を含む脂肪酸を（　　　　　　　　　　　　　　　）という。二重結合が入ると融点が下がるので常温で液体のことが多い。たとえばオリーブ油中のオレイン酸。その化学式は教科書のように

CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOHでも

CH₃CH₂ CH₂ CH₂ CH₂CH₂ CH₂ CH₂ CH= CH₂ CH₂ CH₂ CH₂CH₂ CH₂ CH₂ COOHでも

C₁₈H₃₃O₂でもよい。

教科書31ページ図2-10のようにCを略して書くとわかりやすくなる。オレイン酸はCOOHの反対側から数えて９番目に二重結合があるのでn-9（エヌマイナスキュウ）脂肪酸またはω9（オメガキュウ）脂肪酸という。

不飽和になると融点（液体になる温度）が下がる。体内で固まりにくいので体に良い。

疎水性（水をはじく＝水に溶けにくい性質）

共有結合している原子間で、原子が共有電子対を引き寄せる度合いを電気陰性度といい、F＞O＞N＝Cl＞C＞Hの順である。炭化水素のようにCとHからなる分子では共有結合している電子は均等に分布しており、電荷の片寄りは見られない。このような状態を無極性という。したがって極性の大きな水にはほとんど溶けず、代わりに無極性もしくは極性の小さな有機溶媒にはよく溶ける＝親油性。

親水性（水になじむ＝水に溶けやすい）

水酸基-OHやカルボキシ基-COOH、アミノ基-NH₂のような分子では共有結合の電子は電子を引き付ける力の強いOやN原子の方へ少し引きつけられる。このように共有結合に電荷の片寄りがある状態を極性があるという。水分子が水素結合によって水和しやすいので水によく溶ける＝親水性。

ドデシル硫酸ナトリウムは疎水基と親水基の両方を持ち、台所用洗剤、はみがき、シャンプーとして用いられる。

C₁₂H₂₅の部分が疎水性、OSO₃の部分が親水性。疎水性部分は互いに引き合うのでC₁₂H₂₅の部分が油汚れを取り囲む。親水性のOSO₃の部分が外を向いて水と溶けあう。

ドデシル硫酸ナトリウムのように水と油をなじませる物質を界面活性剤という。水と油を試験管に入れるときれいに分かれるが、その境目を界面という。界面活性剤は親水基と疎水基をバランス良く持っていて、親水性物質と疎水性物質をうまく混ぜ合わせて界面が消える。人体中では胆汁酸に界面活性作用があって脂肪の消化に役立っている。

知っておきたい官能基Functional group

炭化水素の水素の部分をいろいろな原子の集団（官能基）に置き換えると、それぞれの官能基に特養的な性質が与えられる。

「官能」とは「働き＝function」という意味。

（　　　　　　　　）基CH₃CO-

C_ｍH_ｎCO-をアシル基という。その中でCH₃ CO-を特にアセチル基という。アセチルCoA(CH₃CO-CoA)

（　　　　　　　　）基C_ｍH_ｎ-：有機化合物の骨格をつくる炭化水素基の一種。

アルカンから水素原子１個を取ったもの。

メタンから水素原子1個を取ったメチル基CH₃−、

エタンから水素原子１個を取ったエチル基CH₃CH_２−、

プロパンから水素原子１個を取ったプロピル基CH₃CH₂CH_２−_-

ドデシル(意味：12)基CH₃CH₂CH_２CH₂CH_２CH₂CH_２CH₂CH_２CH_２CH₂CH_２−

CとHの電気陰性度（電子を引き付ける力）の差はあまり大きくないのでC-H結合の極性は小さい。したがって極性の大きな水にはほとんど溶けないので疎水性（水をはじく性質）を持つ。

（　　　　　　）基R-NH_２

化合物の官能基以外の部分を残基residueと言ってRと表す。

水溶液中では-NH_２+H₂O→-NH₃⁺+OH^-で塩基性^-を示す。

アミノ基を持つ化合物を（　　　　　　）という。

アミノ基-NH_２と次に説明するカルボキシ基-COOH両方含む化合物をアミノ酸という。

（　　　　　　　　　　）基R- COOH：

水溶液中では-COO⁻+H^-となり酸性を示す。これを持つ化合物を（　　　　　　　　）という。

ギ酸HCOOH

酢酸CH₃COOH

プロピオン酸C₂H₅COOH

酪酸C₃H₇COOH

ギ酸や酢酸はCOOH部分が大きいので水溶性だが、プロピオン酸以上は水に溶けにくくなって脂肪酸と言われるようになる。プロ（最初の）ピオン（脂肪）という意味。

（余談）-OHと-COOHの両方をもつ化合物をヒドロキシ酸という。

多くの果実に含まれる爽快な酸味成分で、人体では糖代謝の中間生成物の中にある。

乳酸：ヨーグルト、漬物、疲労時の筋肉中

COOH

H-C-OH

CH₃

リンゴ酸：リンゴ、モモ、ブドウ、クエン酸回路中の物質

COOH

H-C-OH

CH₂

COOH

クエン酸：みかん、レモン、シトロンに含まれる。クエンは漢字で枸櫞と書いてシトロンの意味（シトロンはレモンの仲間）。

COOH

CH₂

HOOC-C-OH

CH₂

COOH

（　　　　　　　　　　）基R- CHO

これを含むものを（　　　　　　　　）という。酸化されてカルボン酸-COOHになる。

（メチルアルコールCH₃OH→）ホルムアルデヒドHCHO→ギ酸HCOOH

（エチルアルコールC₂H₅OH→）アセトアルデヒドCH₃CHO→酢酸CH₃COOH

教科書143ページ

（　　　　　　）基R- (C=O)- R’

カルボニル基- (C=O)-の両側がCを含むR。

ケトン基は両側にRが結合している。R-(C=O)-R’

アセトンCH₃-(C=O)-CH₃（糖尿病の人の呼気中に出る）

尿素NH_２- (C=O) -NH_２（アミノ酸が分解されてできるアンモニアから合成されて尿中に出る）

（余談）ケトン基-C=O-とカルボキシ基-COOH両方含む化合物をケト酸という。

　ピルビン酸CH₃(C=O)COOH

　アセト酢酸CH₃(C=O)CH₂COOH

R-OHアルコール性水酸基

炭化水素の水素原子をヒドロキシ基-OHで置き換えた化合物を（　　　　　　　　　　）という。このOH基は水酸化ナトリウムNaOHのOH基とは異なって水に溶かしても電離しないのでアルコールの水溶液は中性である。

（余談）-OH が1個の場合1価アルコールという。

メタノール（メチルアルコール）CH₃OH：服用するとアルコール脱水素酵素で酸化されて生成するホルマリンHCHOが網膜の酵素を重合させて失明する。

エタノール（エチルアルコール）C₂H₅OH：飲料、消毒用に用いられる。コロナウィルス対策でも酒造会社が消毒用エタノールを生産してもよくなった。飲用すると大部分は小腸から吸収されるが空腹時は胃からも吸収される。肝臓のアルコール脱水素酵素でアセトアルデヒドに酸化され、さらにアルデヒド脱水素酵素で酢酸に酸化される。東洋人の40％はアルデヒド脱水素酵素の機能が低下しており、アセトアルデヒドによる悪酔い（悪心、嘔吐、動悸、頭痛など）が起こる。消毒作用は蛋白変性によるものでこのためには水の存在が必要なので77％に薄めたものが使われる。

プロパノール（プロピルアルコール）C₃H₇OH：消毒用に用いられる。枝分かれしたのをイソプロパノールという。炭化水素部分が大きいので水にも油にも溶けるので油拭きにも使われる。

-OH が2個の場合2価アルコール

エチレングリコール：水に溶けやすく融点が低いので水冷式エンジンの不凍液に用いられる。

　HO-CH₂-CH₂-OH

-OH が3個の場合3価アルコール

グリセロール（グリセリン）：甘味料、潤滑剤として用いられる。脂肪酸と結合して中性脂肪となる。

H₂C-OH

HC-OH

H₂C-OH

（　　　　　　　　　　　　）基（チオール基）R-SH

アミノ酸のシスティンにある。二つつながって-SH+-SH→-S-S-（ジスルフィド結合）になる。Sの手が2本の場合。パーマは毛髪の-S-S-結合を切って-SH+-SHにしてカールした形にしてから、酸化して-S-S-結合を再生させる。（逆にカールした毛髪を伸ばすストレートパーマもある。）

教科書143ページ

生化学で重要な分子と分子の結合の仕方

（　　　　　　　　）結合脂肪の結合

エステル結合は脂肪酸の-COOHとアルコールの-OHが脱水縮合してできる。

(1)低級（分子量の少ない）エステルは揮発性で容易に空気中を拡散して鼻粘膜に達する。快適な臭いが多い。

酢酸とペンタノールから酢酸ペンチルCH₃COOC₅H₁₁（ナシの香り）

酢酸とオクタノールから酢酸オクチルCH₃COOC₈H₁₇（オレンジの香り）

酪酸とエタノールから酪酸エチルC₃H₇COOC₂H₅（パイナップルの香り）

酪酸とペンタノールから酪酸ペンチルC₃H₇COOC₅H₁₁（あんずの香り）

(2)高級（分子量の多い）エステルは油脂と言われる。

グリセロールと3つの高級（炭素原子の多い）脂肪酸がエステル結合すると脂肪酸の酸性が消えて中性になるのでできた油を中性脂肪という。

（追加）リン酸エステル結合核酸のヌクレオチドどうしの結合

エステル結合のCがPになったものをリン酸エステル結合という。核酸中の糖どうしの結合（ホスホジエステル結合）やATPの高エネルギーリン酸結合、筋肉中のクレアチンリン酸、グルコース6-リン酸など。

（　　　　　　）結合（ペプチド結合）タンパク質の結合

アミノ酸-COOH+隣のアミノ酸-NH₂→-CO-NH-+H₂O

（　　　　　　　　　　）結合糖の結合

-O-は一般にはエーテル結合というが、糖と糖のエーテル結合を特にO-グリコシド結合という。

（核酸中での糖と塩基との結合はN-グリコシド結合という。（教科書42ページ）

糖やアルコールのOHどうしから水H₂Oが取れて結合するので脱水縮合という。-OH+-OH→-O-+H₂O

エタノールC₂H₅OH+ C₂H₅OH→C₂H₅-O-C₂H₅（ジエチルエーテル）+H₂O

グルコースC₆H₁₂O₆+グルコースC₆H₁₂O₆→マルトースC₁₂H₁₀O₁₁+H₂O

（　　　　　　　　　　）結合アミノ酸のシスティンどうしの結合

-SH+-SH→-S-S-。頭髪の10％のアミノ酸がシスティン。先ほど説明したようにパーマをかけるときは-S-S-を一度切断してから再結合させる

（　　　　）結合核酸の塩基どうしの弱い結合

電気陰性度（電子を引き付ける力F>O>N=Cl>C>H）が大きいOやNが小さいH原子をはさんで生じる結合。イオン結合より弱い結合。…で表す。

-O-H…O-水分子どうしの引力。

-N-H…N-H-核酸塩基どうしの結合

-N-H…O-タンパク質の中の離れたところのアミド結合どうしの結合。

教科書144ページ

化合物の名前によく見られる用語

アセチル〰(CH₃CO-)酢酸（アセテート）の一部という意味

メチル〰(CH₃-)その他にエチル〰(CH₃CH₂-)フェニル〰(C₆H₅-)

デヒドロ〰（脱水素）デ（脱）+ヒドロ（水素）

ヒドロキシ〰（水酸基-OH）ヒドロ（水素）+オキシ（酸素）

オキシ〰（酸素〰）デ（脱）+オキシ（酸素）RNAの糖のリボースの-OHのOが取れたものがDNAの糖のデオキシリボース。

アミノ（〰アミン）(アミノ基-ＮＨ_２)

〰オール（アルコール）-OHメタノール、エタノール、グリセロール、コレステロール、エストラジオール（女性ホルモン）

〰ノーゲン（〰のもと）ペプシノーゲン（胃の消化酵素ペプシンのもと）フィブリノゲン（フィブリンに変化して血液凝固に役立つ）

〰ホスフェート（〰リン酸）＝ホスホ〰（リン酸〰）クレアチンホスフェート＝ホスホクレアチン（筋肉や脳内のリン酸供与体）。アデノシントリホスフェート(ATP)

〰オース（糖）アミロース（デンプン）、スクロース（ショ糖）_、セルロース（食物繊維）、マルトース（麦芽糖）グルコース（ブドウ糖）、フルクトース（果糖）、ガラクトース（乳糖）、

（追加）

〰アーゼ（〰を分解する酵素）ドイツ語。アミラーゼ（アミロースを分解する酵素）リパーゼ（脂質を分解する酵素）プロテアーゼ（蛋白を分解する酵素）ヌクレアーゼ（ヌクレオチドを分解する酵素）

☆国家試験問題：脂肪分解酵素はどれか。

1，ペプシン

2，リパーゼ

3，マルターゼ

4，ラクターゼ

（正解2。脂肪はリピド。）

生化学でよく使われる単位

1，長さ、重さ、容積、情報量を表す単位

　　　　　　　　ギリシャ語　長さ　　　　　重さ　　　　　容積　　　　　情報量

10^9	テラ				テラバイト
10^6	ギガ		トン		ギガバイト
10^3	キロ	�q	kg	kL	キロバイト
10^0(=1)		ｍ	ｇ	Ｌ	バイト（２^８）

10^-1デシ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｄＬ

10^-2　　　　　センチ　　　　cm

10^-3	ミリ	ｍｍ	ｍｇ	ｍＬ
10^-6	マイクロ	μｍ	μｇ	μＬ
10^-9	ナノ	nm	ｎｇ	nL

10^-10Å（オングストローム）これのみスウェーデン語

10^-12

ピコ

ｐｇ

pL

10^-15フェムト　　　　　　　　　　　　　　　　　fL

（付録）臨床検査の測定値の単位

赤血球数白血球数血小板数　個/μＬ、ヘモグロビンｇ/ｄＬ、赤血球１個の容積fL

血糖値、コレステロール値ｍｇ/ｄＬ，総蛋白ｇ/ｄＬ

GOT，GPT，CPK（酵素）Ｕ/Ｌ、酵素活性はＵ（ユニット）という単位で表される。酵素の１Ｕとは1分間に１μモルの基質に作用する酵素量のことをいう。

サイロキシン、コルチゾール（ホルモン）ｎｇ/ｍＬ

遊離テストステロン、エストラジオール（ホルモン）ｐｇ/ｍＬ

2，数を表すギリシャ語

1/2へミ

1　モノ　　　モノレール　モノマー（単量体）

2　ジ（ダイ）、ビス　ジレンマ　ダイマー（二量体）

3　トリ　　　トリオ、トライアングル トライアスロン　トリオース（三炭糖）

4　テトラ　　テトラポッド

5　ペンタ　　ペンタゴン（5角形）　ペントース（五炭糖）

6　ヘキソ　　ヘキサゴン（6角形）　ヘキソース（六炭糖）

7　ヘプタ　　へプタスロン（陸上7種競技）　

8　オクタ　　オクトパス（タコ）　オクターブ（８音階）

9　ノナ　　　ノナン酸（炭素数9個の脂肪酸）食用油の不快な臭い成分

10デカ　　　デカメロン（十日物語：ペスト流行時のイタリアの小説）

12ドデカ　　ドデカノール（炭素数12個のアルコール）

20エイコサ　EPAエイコサペンタエン酸（炭素数２０個のω３脂肪酸）

22ドコサ　　DHAドコサヘキサエン酸（炭素数２２個のω３脂肪酸）

魚類に含まれる体に良い油

少　オリゴ

多　ポリ　　　ポリマー（重合体）

単量体（モノマー）と重合体（ポリマー）：単量体（モノマー）が重合してできた高分子化合物を重合体（ポリマー）という。

二量体（ダイマー）三量体（トリマー）、四量体（テトラマー）・・・

重合体（ポリマー）	単量体（モノマー）
デンプン、グリコーゲン	グルコース（ブドウ糖）
タンパク質	アミノ酸
核酸（DNA,RNA）	ヌクレオチド

3，SI基本単位

長さ、重さ、時間、温度、電流、光度（光源の明るさ）

教科書140ページ

生化学でよく使われる濃度の表し方　

食塩を水に溶かして食塩水にした時、食塩を（　　　　）、水を（　　　　）、食塩水を（　　　　）という。

1L=1000mL=1000cm³ ※1mL=1 cm³　特に決まりはないが液体はmL、固体は cm³で表すことが多い。

(1) 分子の数で表す

1mol＝6×10²³個の分子

mol/L（モルper リットルまたはモル毎リットル）

(2)物質の重さで表す

小中高までの算数、数学、理科、化学で出てきた濃度は重さ/重さ（Weight/Weight）だったが、医療での濃度は重さ/容積（Weight/Volume）で表すことが多い。

（水の場合100g=100mLだからほぼ同じことを言っているわけだが。）

　0.9％のNaCl溶液（生理食塩水）はNaCl 0.9g／100mLの水。

　5%のブドウ糖溶液はブドウ糖5g／100mLの水。

(3)イオン量で表す

Eq/LやmEq/mL。

たとえば1molのNaClを1Lの水に溶かすと1mol/L=1 Eq/L

1molのMgCl₂を1Lの水に溶かすと1mol/LだがMgCl₂→Mg²⁺+2Cl^-なので2 Eq/Lになる。

☆国家試験問題：「フロセミド注15mgを静脈内注射」の指示を受けた。注射薬のラベルに「20mg/2ml」と表示されていた。注射量を求めよ。

（解答）濃度＝溶質の重さ／溶液の容積だから20mg／2ml＝15mg／1.5mlで答え1.5ml。

比例式に慣れているなら20mg：2ml＝15mg：x mlで解いてもよい。

☆国家試験問題：5％のクロルヘキシジングルコン酸塩液を用いて0.2％希釈液2000mlをつくるのに必要な薬液量を求めよ。

（解答）濃度＝溶質の重さ／溶液の容積だから溶質の重さ＝濃度×溶液の容積

希釈の前後で溶質の重さは変わらないので求める薬液量をxとすると

5×x=0.2×2000、ｘ＝80、答え80ml

☆国家試験問題：6％消毒液を用いて、医療器材の消毒用の0.02％消毒液を1500ml作るために必要な6％消毒液の量を求めよ。

（解答）濃度＝溶質の重さ／溶液の容積だから溶質の重さ＝濃度×溶液の容積

希釈の前後で溶質の重さは変わらないので求める薬液量をxとすると

6×x=0.02×1500、ｘ＝5、答え5ml

☆国家試験問題：6％の次亜塩素酸ナトリウム液を用いて0.1％次亜塩素酸ナトリウム液を1000ml作るために必要な6％次亜塩素酸ナトリウム液の量を求めよ。

ただし、小数点以下の数値が得られた場合には、小数点以下第１位を四捨五入すること。

（解答）x×6/100＝1000×0.1/100。x =16.6・・・。答え17ml

☆国家試験問題：100mg/5mLと表記された注射薬を75mg与薬するのに必要な薬液量を求めよ。ただし、小数点以下第2位を四捨五入すること。

　（解答）100mg/5mL＝75mg/XmgだからX=3.75なので答え3.8。

教科書139ページ

分子量、モル、モル濃度

（　　　　　　　）：水H₂Oの分子量：Hの原子量の1×（　　）＋Oの原子量の16×（　　）＝18

ブドウ糖C₆H₁₂O₆の分子量は12×（　　）＋1×（　　）＋16×（　　）＝180

（　　　　　　　）：分子量にｇを付けたものを１モル（ひと塊とかひと山とかいう意味のラテン語）という。1モルは6×10²³個の分子。1モルの水は18ｇ、1モルのブドウ糖は180ｇ。

（　　　　　　　　　）：mol/L（モルパーリットル）＝Ｍ（モラー）ブドウ糖（分子量180）18ｇ＝0.1モルを水に溶かして1リットルにした時0.1モル/Ｌ＝0.1Ｍ

イオンで存在する物質の濃度表示

（　　　　）Eq(イクイバレントと読む)

イオンの効果（たとえば中和するのに必要な量）を表す時に用いられる単位。

Na⁺, K⁺, Cl^-, HCO₃^-（重炭酸イオン）1モルは１価イオンなので１Eq。

Ca²⁺, Mg²⁺, HPO₄^2-（リン酸イオン）1モルは２価イオンなので２Eq。

１Eq=1000mEq（ミリイクイバレント、略してメック）

浸透圧

膜には溶媒も溶質も全部通す（　　　　　　）と溶媒は通すが溶質は通さない（　　　　　　）がある。腹膜や血管壁や細胞膜などの生体内の膜は半透膜としての性質を持っている。人工血液透析の膜も人工の半透膜である。

半透膜を介して濃度の異なる溶液が接した場合、お互いの濃度差が少なくなるように濃度の低い方から高い方へと水分子が移動する現象を（　　　　）という。この圧力を（　　　　　　　）という。溶液が濃いほど浸透圧が高い。つまり浸透圧は液体の濃さを表している、

（　　　）％のNaCl溶液（生理食塩水）や（　　　）％ブドウ糖液は人体の血液の浸透圧と等しいので（　　　　　　　）という。

血管内に安全に注射できる。

血漿タンパク質の60％を占める（　　　　　　　　　　）は肝臓で合成されているので肝臓の働きが低下すると低アルブミン血症になり、血漿タンパク質による（　　　　　　　　　　　　　）が下がるので血管から周囲に水分が出ていき浮腫（水ぶくれ）が起こる。

☆国家試験問題：生理食塩水の塩化ナトリウム濃度はどれか。

１、0.9%

２．5%

３、9%

４、15%

（答え１。ちなみに海水は3％。）

☆国家試験問題：血漿と等張のブドウ糖溶液の濃度はどれか。

１、5％

２、10％

３、20％

４、50％

（答え１。）

☆国家試験問題：血液中の濃度の変化が膠質浸透圧に影響を与えるのはどれか。

1，血小板

2，赤血球

3，アルブミン

4，グルコース

5，ナトリウムイオン

（答え3。）

☆歯科医師国家試験問題：血漿のタンパク質分画を検査した際の最も主要な分画はどれか。

1，アミラーゼ

2，アルブミン

3，コラーゲン

4，ヘモグロビン

5、グロブリン

（答え2。）

☆国家試験問題：血漿蛋白質の大部分を合成しているのはどれか。

1， 肺

2， 肝臓

3， 腎臓

4， 膵臓

5， 脾臓

（正解2。）

☆高齢者に経口薬の薬効が強く現れる理由はどれか。

1，骨密度の低下

2，胃酸分泌の減少

3，消化管運動の低下

4，血清アルブミンの減少

（答え４。薬物は血中アルブミンと結合することで適度な血中濃度となり、適切な薬効として現れる。しかし、血中アルブミンが低いとアルブミンと結合していない薬物が多くなり、血中濃度が上昇する。高齢者、特に要介護状態の高齢者は、低栄養に伴い血清アルブミン値が低くなっていることが少なくなく、薬効が強く現れることがある。）

☆国家試験問題：採血時に操作を誤ったために溶血し、採血管の血漿が暗赤色になってしまった。この血漿の電解質濃度を測定したときに、本来の値よりも高くなるのはどれか。

1，塩化物イオン

2，重炭酸イオン

3，カリウムイオン

4，カルシウムイオン

5，ナトリウムイオン

（正解3。赤血球がこわれる、つまり溶血すると赤血球内の細胞内液が漏れ出ることになる。5つの選択肢のうち細胞内液に多く含まれるのはカリウムイオンK⁺である。）

化学変化

共有結合が組み変わることを化学変化という。

水素が燃えると2H₂+O₂→2H₂O（水）

炭素が燃えると不完全燃焼C+O→CO（一酸化炭素）完全燃焼C+O₂→CO₂（二酸化炭素）

二酸化炭素が水に溶けるとCO₂+ H₂O→H₂CO₃（炭酸水）になる。

同じように

NO（一酸化窒素）やNO₂（二酸化窒素）が水に溶けるとHNO₃（硝酸）になる。

SO（一酸化硫黄）SO₂（二酸化硫黄）が水に溶けるとH₂SO₄（硫酸）になる。

酸acidと塩基base、塩salt

（　　　）とは水溶液中でH⁺を生じる物質→H⁺を与える物質

（　　　　）とは水溶液中でOH^-を生じる物質→H⁺を受け取る物質

（　　　）とは酸と塩基が中和して水ができる時にできる物質。

中和反応は酸+塩基→塩+水のこと。

たとえばHCl（塩酸）+NaOH（水酸化ナトリウム）→NaCl（塩化ナトリウム）+H₂O

（余談）

強酸：ほとんど完全に分離している酸

塩酸HCl→H⁺+Cl^-（電離度９４％）胃液中にある

強塩基：ほとんど完全に分離している塩基

水酸化ナトリウムNaOH→Na⁺+OH^-（電離度91%）

弱酸：一部しか電離していない酸

酢酸CH₃COOH→H⁺+CH₃COO^-（電離度1.6%）

炭酸H₂CO₃→2H⁺+HCO₃^-（電離度0.17%）

弱塩基：一部しか電離していない塩基

水酸化アンモニウム　NH₄OH→NH₄⁺+OH^-（電離度1.3%）

強酸+強塩基→生じる塩は中性

HCl+NaOH→NaCl+H₂O

強酸+弱塩基→生じる塩は酸性

　HCl+NH₃→NH₄Cl

弱酸+強塩基→生じる塩は塩基性

H₂CO₃+NaOH→NaHCO₃（炭酸水素ナトリウム）+H₂O

教科書141ページ

pH（水素イオン指数）

英語風にピーエッチまたはドイツ語風にペーハーと読む。[H⁺]（水素イオン濃度）の対数に−を掛けたもの。

水H₂OはごくわずかにH⁺+OH^-のように電離していて[H⁺]×[OH^-]=10^-14で一定になっている。[H⁺]が上がれば[OH^-]が下がり、[H⁺]が下がれば[OH^-]が上がる。

中性では[H⁺]＝[OH^-]＝10^-7(mol/L)でpH＝（　　）

酸性では[H⁺]が多くなるのでpHは７より（　　　　　　）なる。

塩基性では[H⁺]が少なくなるのでpHは７より（　　　　　　）なる。

人体のpHは弱塩基性の（　　　　）±0.05に保たれている。

血液が酸性に傾いた状態を（　　　　　　　　　　　　）、

塩基性に傾いた状態を（　　　　　　　　　　　　　　）という。

（余談）身の回りの溶液のpH

アンモニア水12、海水8、血液7.4、牛乳7、唾液6.6、トマトジュース4.4、酢3、胃液1.5

☆国家試験問題：正常な胃液のpHはどれか。

1，pH1~2

2，pH4~5

3，pH7~8

4，pH10~11

（強酸性の1を選ぶ。たくさん水を飲んで胃液が薄まるとpHが上がる）

（余談）アシドーシスの治療薬「メイロン84」は炭酸水素ナトリウムNaHCO₃84gを１リットルの水溶液にした製品である。

（１） 炭酸水素ナトリウムNaHCO₃は強塩基のNaOH と弱酸のH₂CO₃+の塩だから塩基性を示す。

（２） さらにNaHCO₃の分子量は23+1+12+16×3＝84である。つまりNaHCO₃84g=１mol/Ｌ＝１Eq/L=1000mEq/1000mL=1mEq/mLになっている。塩基を１mEq補いたければ１mL注射すればよいわけである。（何mEq補えばよいかは血液ガス分析という検査から分かる）

炭酸水素ナトリウムは膵臓からの消化液にも含まれている。胃液には塩酸HClが含まれ胃内消化物はいったん酸性になるが、その後十二指腸で膵液中の炭酸水素ナトリウムにより中和される。

酸化反応と還元反応

中学校の理科で酸化は燃焼などにより物質が酸素を受け取ること、逆に還元は酸素を失うことと習った。高校の化学で酸化は電子や水素を失うこと、還元は電子や水素を受け取ることと習った。

酸化（される）　同時に起こる　還元（される）

＝燃焼

受け取る　　　←酸素原子→　　失う　　　

失う　　　　　←水素原子→　　受け取る

失う　　　　　←　電子　→　　受け取る

例C+O₂→CO₂

C₃H₆O₃（乳酸）→C₃H₄O₃（ピルビン酸）+2H

乳酸１分子から水素原子２個がとれてピルビン酸になったとき「乳酸は酸化された」という。

C₃H₄O₃（ピルビン酸）+2H→C₃H₆O₃（乳酸）

ピルビン酸１分子に水素２原子が加わって乳酸になったとき「ピルビン酸は還元された」という。

第2回　代謝総論、細胞

教科書11ページ

代謝総論

教科書12ページ

代謝とは

体の中での化学反応を（　　　　　）という。体の中での多くの化学反応を取り仕切っているのが（　　　　　　）である。

（図1-1の説明）

生体内のエネルギー代謝ではエネルギーの仲立ちをする物質としてアデノシン三リン酸（ATP）が使われる。ATPはアデニンとリボースが結合したアデノシンにリン酸が3分子結合した構造をしている。

ATPのリン酸どうしの結合にはたくさんのエネルギーが蓄えられているので高エネルギーリン酸結合という。食物の分解によって得られたエネルギーを使ってADPとリン酸を結合させてATPを合成する。逆にATPがADPとリン酸に分解されると多量のエネルギーが放出され、そのエネルギーがいろいろな生命活動に利用される。

（余談）

1ｇの水の温度を1度上昇させるのに必要なエネルギーを1calという。1kcalは１�sの水の温度を1度上昇させるのに必要なエネルギー。

じっとしていても使う最低限のエネルギーを基礎代謝量という。18〰29歳の基礎代謝量は男性1520kcal、女性1110kcal使う。そこに身体活動が加わると平均で男性3050kcal、女性2200kcalを消費する。

☆国家試験問題：次の時期のうち基礎代謝量が最も多いのはどれか。

1，青年期　2，壮年期　3，向老期　4，老年期

（答え1の青年期が最も多い。発育期には発育のために必要なエネルギーも基礎代謝量に含まれることから選択肢に少年期があればそちらが正解となる。）

教科書13ページ

（図1-2の説明）

代謝には複雑な物質を簡単な物質に分解してエネルギーを放出する（　　　　　）と簡単な物質から複雑な物質を合成してエネルギーを吸収する（　　　　　　）とがある。

異化＝分解の反応＝エネルギーが発生する反応

(1)食物が口から腸で消化・吸収されて門脈から肝臓に入る。

　糖質(CHO)　脂質(CHO)　タンパク質(CHON)

　　　　↓　　　　↓　　↓　　　　　　↓

　　　単糖類　脂肪酸　グリセロール　アミノ酸

　　　　↓　　　　↓　　↓　　　　　　↓

(2)（　　　　　　　　　　　　　　　　　）：構造はアセチル基に補酵素A(CoA)が付いたもの

　アセチルコーエーと読む。アセチルコーエンザイムA、アセチル補酵素Aの略。

(3)最終的にH₂O、CO₂、NH₃として排泄される。

同化＝合成の反応＝エネルギーを吸収、貯蔵する反応

単糖類　脂肪酸　グリセロール　アミノ酸　ヌクレオチド

↓　　　　　↓　　↓　　　　　↓　　　　↓

グリコ　コレステ　中性脂肪　タンパク質　核酸

ーゲン　ロール　　　　　　　ペプチドホルモン

　　　　　↓　　　　　　　　カテコールアミン

　　　　ステロイドホルモン

教科書14ページ

（図1-3の説明)

異化によりATPが生産される。逆に同化の時にATPが消費される。

第一段階は消化管で行われる。

第二段階は肝臓細胞の細胞質で行われる。アミノ酸、単糖、グリセロール、脂肪酸の炭素原子がアセチルCoAに変わる。

第三段階はミトコンドリアで行われる。アセチルCoAがクエン酸回路でCO₂に酸化されて水素が分離される。電子伝達系でO₂に移してH₂Oになる。この過程でさらに多くのATPが生産される。

教科書15ページ

代謝とその制御

たとえはよくないが、死体は放置しておくとどんどん腐っていくが、生きている体はいつまでも新鮮である。常に分解と合成により古いものが新しいものに置き換えられているからである。これを（　　　　　　　）という。

（図1-4と1-5の説明）

運動中、絶食中はエネルギーを使うため異化（分解）亢進。

食事摂取、休息中はエネルギーをため込むため同化（合成）亢進。

NHKのチコちゃんで「生物が眠るのは餓死しないため」と言っていたが、睡眠中と激しい活動時ではATPの消費速度は100倍も違う。

教科書16ページ

ホルモンの作用と代謝の調節

（　　　　　　　）は内分泌腺（ないぶんぴつせん、またはないぶんぴせん）と呼ばれる特定の器官の細胞で作られ、血液中に分泌（ぶんぴつ、またはぶんぴ）されて血液に乗って全身に運ばれ、特定の器官（標的器官）に作用する。これに対して外分泌腺とは涙やお乳のように体の外側に向けて分泌される。消化管の内側は体の外とみなされているので唾液や消化液も外分泌液である。

☆国家試験問題：内分泌器官はどれか。

1，乳腺

2，涙腺

3，甲状腺

4，唾液腺

（1の乳腺は乳汁を体表に分泌する外分泌腺である。2の涙腺は涙液を結膜嚢に分泌する外分泌腺である。3の甲状腺は細胞における代謝を亢進させる甲状腺ホルモンを血液中に分泌する内分泌腺である。4の唾液腺は唾液を口腔に分泌する外分泌腺である。）

標的器官には標的細胞があり、標的細胞には特定のホルモンを受け取る受容体が存在する。ホルモンは標的細胞の受容体に結合することによってその細胞に作用する。ホルモンには脂質に溶けやすい脂溶性（疎水性）ホルモンと水に溶けやすい水溶性（親水性）ホルモンがあり、脂溶性ホルモンは細胞膜を容易に通過して細胞内に入り細胞質や核内にある受容体に結合して作用する。水溶性ホルモンは標的細胞の細胞膜に存在する受容体に結合して作用する。

教科書17ページ

（表1-1の説明）

ステロイド　脂質から合成、脂溶性→核内受容体に作用。

ペプチド　　アミノ酸がつながってできる、水溶性→細胞膜受容体に作用

アミン　　　アミノ酸から炭酸が取れてできる、親水性＝水溶性→細胞膜受容体に作用

（特）甲状腺ホルモンはアミンだがベンゼン環が含まれていて脂溶性なので核内受容体に作用する。

☆国家試験問題：標的細胞の細胞膜に受容体があるのはどれか。

1，男性ホルモン

2，甲状腺ホルモン

3，糖質コルチコイド

4，甲状腺刺激ホルモン

（1，2，3は脂溶性→核内受容体。４はペプチドホルモンなので水溶性→細胞膜受容体。それを知らなくても他が間違いと分かれば消去法で解ける。）

教科書20ページ

細胞（機能ごとに理解すれば覚えやすい）

（図2-1の説明）

�@ 自分自身と同じ機能をもつ個体を作り出すこと

細胞分裂ではまず核内のDNAが複製されて凝縮して染色体となり2つに分裂し、続いて細胞質が分裂して、さらに外側から細胞膜がくびれて2つの細胞になる。

☆国家試験問題：健常な成人の血液中にみられる細胞のうち核がないのはどれか。

1，単球

2，好中球

3，赤血球

4，リンパ球

（正解3。）

�A エネルギー（ATP）産生

細胞内におけるエネルギー産生や呼吸に関与するのは（　　　）と（５）（　　　　　　　）で行われる。

細胞質：細胞の中で核以外の部分をいう。細胞の形や運動を保つ細線維（フィラメント）や微小管がある。

食物の消化後に細胞内に取り込まれたブドウ糖は細胞質で解糖によりピルビン酸まで分解される。脂肪酸合成も細胞質で行われる。

ミトコンドリア：約0.5×1.0μｍのソラマメ形で細菌と同じくらいの大きさである。肝細胞では１個の細胞に約2000個あり細胞体積の約5分の１を占める。二重膜（外膜と内膜）に囲まれ、外膜は滑らかだが内膜はところどころくびれこんで櫛の歯のような構造をつくっている。このようなくびれこんだ内膜の構造をクリステという。また、内膜のさらに内側の隙間の部分をマトリックスという。マトリックスで脂肪酸の分解、クエン酸回路が行われ、内膜に電子伝達系が存在してATPがつくられる。心筋細胞などATPが大量に必要な細胞のミトコンドリアのクリステは多い。

（余談1）ミトコンドリアの共生説：ミトコンドリアは原始的な好気性細菌が真核生物の祖先の細胞に入り込み共生するようになったという説。その根拠は�@ミトコンドリアが細胞膜と同じ脂質二重層（外膜と内膜）で覆われている。�A核のDNAとは異なる自分自身のDNAを持って独自に分裂・増殖できる。�B独自のリボソームを持ち、それが細菌のものに近い。

（余談2）ミトコンドリアは母親由来：精子のミトコンドリアのDNAは受精して卵細胞に入った後に分解されてしまうので、子供の持つミトコンドリアのDNAはすべて卵細胞由来、すなわち母親由来ということになる。

☆国家試験問題：細胞内におけるエネルギー産生や呼吸に関与する細胞内小器官はどれか。

1，ミトコンドリア

2，リボソーム

3，ゴルジ体

4，小胞体

5，核

（正解１。）

☆歯科医師国家試験問題：DNAをもつのはどれか。2つ選べ。

1，核

2，中心小体

3，ゴルジ装置

4、リソソーム

5、ミトコンドリア

（答え1、5。）

�B 外側と自己を区別する仕切りをもつこと

（１）（　　　　　　　）（図2-2）は脂質二重層：リン脂質（第四回講義で）が親水基を外に向け疎水基を内側に向けて二重に並び、その中をタンパク質が流動している。リン脂質分子の隙間をコレステロールが埋める。コレステロールが多くなると膜が固くなる。細胞膜そのものは脂質に富むので脂溶性の物質は膜を通過しやすいが水溶性の物質は通過しにくい。細胞の中でも膜に囲まれた小器官があり代謝を分担している。たとえば脂肪酸の分解はミトコンドリア内で、脂肪酸合成は細胞質で行われる。

☆歯科医師国家試験問題：細胞質膜の基本構造はどれか。

1、多糖体

2、ポリリン酸

3、ポリペプチド

4、リン脂質二重層

5，ペプチドグリカン

（答え4。）

�C 必要な物質を自分の中に取り込み、不要な物質を放出すること

物質の輸送には２種類あり

（　　　　　　　　）（拡散）：細胞の内外の濃度勾配に従って濃度の高い方から低い方へ移動する。

（　　　　　　　　）：細胞内外の濃度勾配に逆らって濃度の低い方から高い方へ物質を移動させる。濃度勾配に逆らうのでATPのエネルギーが必要である。ナトリウムポンプは細胞内へK⁺を細胞外へNa⁺を運ぶ。だから細胞内はカリウムが多く、細胞の外はナトリウムが多い。

☆国家試験問題：静脈内注射を行う際に、必ず希釈して用いる注射液はどれか。

１、5％ブドウ糖

２、15％塩化カリウム

３、0.9%塩化ナトリウム

４、8.4％炭酸水素ナトリウム

（答え2。1，3，4は等張液でそのまま投与できる。４は酸性に傾いた血液を中和する薬。2のカリウムは必ず希釈してゆっくり注入しなければならない。）

（余談）正常な状態ではカリウムは細胞内に多く細胞外には少ない状態である（血漿中のカリウム濃度は3.5〜5.0mEq/Lであり細胞内はその30倍高い）。問題の15％塩化カリウムだと150g/Lは150÷（KClの分子量の40+35.5）は大体2000mEq/Lだから正常の100倍以上の濃度ということになる。そのような高濃度のカリウムを万が一にも薄めずに注射したら細胞外のカリウムが増加して細胞内との差が小さくなり、たとえば心臓の洞房結節の興奮の伝導を遅らせて心臓の収縮が悪くなり停止させてしまうこともある。（アメリカでは薬物による死刑執行時に使用する薬物である。）カリウムは生体に必要な電解質ではあるが投与方法によっては生命の危機を及ぼす作用があるため必ず薄めてゆっくりと投与する。

膜がくびれて必要な物質を自分の中に取り込むことを（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）という。

逆に不要な物質を放出することを（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）という。

�D タンパク合成

タンパク合成が行われる細胞内小器官は（２）（　　　　　）である。

（７）（　　）でDNAの情報がRNAに転写されて

　↓

核膜孔から（３）（　　　　　　）に出てリボソームの中で翻訳されてアミノ酸がつながって蛋白が合成される。

小胞体はリボソームで合成されたタンパク質などの輸送路。１枚の膜から成る扁平な袋状の構造が網目状に広がった構造をしている。表面にリボソームが付着した粗面小胞体とリボソームが付着していない滑面小胞体がある。滑面小胞体は解毒作用に働いたり（肝臓細胞）、Ca²⁺を貯蔵して細胞質中のCa²⁺濃度を調節したり（筋肉細胞）する。

↓

リボソームで合成されたタンパク質はそのまま小胞体を運ばれて（６）（　　　　　　　　　　　）に移動する。湾曲した扁平な袋が重なった構造である。小胞体から送られたタンパク質に糖を付け加えたり濃縮して貯蔵したりする働きがある。ゴルジ装置で小胞が形成される。

　↓

小胞は細胞質内に出る。この小胞内に細胞外に分泌する物質（たとえばホルモン）が含まれている場合は分泌顆粒、脂肪が含まれている場合は脂肪摘、グリコーゲンの場合はグリコーゲン顆粒、細胞内で働く加水分解酵素が含まれている場合は（４）（　　　　　　　　　　）という。

☆国家試験問題：タンパク合成が行われる細胞内小器官はどれか。

1，核

2，リボソーム

3，リソソーム

4，ミトコンドリア

5，ゴルジ装置

（正解2。）

☆歯科医師国家試験問題：タンパク質に糖鎖を付加する細胞内小器官はどれか。

1，小胞体

2，ゴルジ体

3，リボソーム

4，リソソーム

5， ミトコンドリア

（答え2。）

核は通常は１つの細胞に１つある。骨格筋細胞では１個の細胞に多数の核をもつ。赤血球のように核がない細胞もある。赤血球は骨髄の中で作られた後に血中に出る時に核もミトコンドリアも捨てて酸素運搬に特化した形になる。

（追加）生化学で使われるギリシャ文字

大文字　小文字

アルファ　　　　　　α

ベータ　　　　　　　β

ガンマ　　　　　　　γ

デルタ　　　Δ　　　δ

シータ　　　　　　　θ

カッパー　　　　　　κ

ラムダ　　　　　　　λ

ミュー　　　　　　　μ

オミクロン　　　　　ο

パイ　　　　　　　　π

ロー　　　　　　　　ρ

シグマ　　　Σ　　　σ

ファイ　　　　　　　φ

カイ　　　　　　　　χ

サイ　　　　　　　　ψ

オメガ　　　Ω　　　ω

第3回　糖類＝炭水化物

教科書23ページ

毎年冬になって水ようかんを食べるときに添付された木べらをうまく使えないと手についてしまってにちゃにちゃすることを経験しているでしょう。でもそのにちゃにちゃは水洗いすれば簡単に洗い流せます。それは糖が-OHがたくさん付いた親水性の物質だからです。

化学的には

(1)カルボニル基（アルデヒド基-(C=O)-Hやケトン基-(C=O)-を持つ・・・アルデヒド基を有する糖をアルドース、ケトン基を有する糖をケトースという。（〰オースは糖を表す物質名。）

(2)多価（-OHがたくさん付いた）アルコール・・・-OHがたくさんあることがにちゃにちゃ感の原因。

と定義される。たとえばグルコースは１個の-CHOと５個の-OHを持つ。

（図2-3の説明）

三価アルコールのグリセロールC₃H₅(OH)₃の末端の炭素（C1またはC3）が酸化されてアルデヒド基になるとグリセルアルデヒド。真ん中（C2）が酸化されてケトン基になるとジヒドロキシアセトン。

教科書24ページ

（図2-4の説明）

ヘキソース（炭素が6個の糖）のグルコースは直鎖状態が書き表しやすい。アルデヒド基の炭素を1番として順に6番まで番号を付ける。水溶液中ではC1のアルデヒド基（-CHO）とC5のヒドロキシ基（-OH）が反応して環状構造になってO原子を含んだ六角形を作る。同時にC6の部分は環外に押し出される。

環状構造を形成する時にC1の-OHが糖構造の下方向にくるものをα、糖構造の上方向に向いている状態のことをβという。αグルコースはC1C2C3C4のOHの位置が下下上下、βグルコースは上下上下。グルコースの3つの状態の構造式は書けるようにしておく。

（図2-5の説明）

炭素原子の4本の手につながっている原子団が全部異なっているとき立体異性体ができるので中心の炭素を不斉炭素という。グリセルアルデヒドには二つの立体異性体D-グリセルアルデヒドとL-グリセルアルデヒドができる。アルデヒド基を上に置いた時- OHがC5の右に位置するものをD型（ギリシャ語のDextro右巻き）、左に位置するものをL型（ギリシャ語のLevo左巻き）という。グルコースは自然界では大部分D−グルコース。

教科書25ページ

（　　　　　　）

（図2-6の説明）

五単糖（ペントース）C₅H₁₀O₅のリボース（RNAの糖）とデオキシリボース（DNAの糖）は核酸（第6回講義）のところで出てきます。

六単糖（ヘキソース）C₆H₁₂O₆は4種類。

グルコースは干しぶどうから初めて単離されたため日本語ではブドウ糖と呼ばれる。生物のエネルギー源として最も基本的なもの。

フルクトースは果物に多いので果糖と呼ばれる。五角形（フランに似ているのでフラノース）の状態になっていることが多い。グルコースとフルクトースは官能基の種類が違う（アルデヒド基とケトン基）ので構造異性体（イソマー）であるという。

マンノースはこんにゃくに含まれる。グルコースとはC2に結合する-Hと-OHの立体配置が逆。これを立体異性体（エピマー）という。C1C2C3C4のOHの位置が下上上下。

ガラクトースは乳糖に含まれる。グルコースとはC4に結合する-Hと-OHの立体配置が逆。これも立体異性体（エピマー）。C1C2C3C4のOHの位置が下下上上。

教科書26ページ

オリゴ糖類

　単糖類が2〰10個グリコシド結合（-O-）したもの。オリゴは少ないという意味。

　特に2個つながったものを二糖類という。

C₆H₁₂O₆+ C₆H₁₂O₆→C₆H₁₁O₅-O- C₆H₁₁O₅+H₂O

（図2-7の説明）

スクロース（ショ糖、蔗糖）＝グルコース＋（　　　　　　　）

マルトース（麦芽糖）＝グルコース＋（　　　　　　　）がα1→4結合（消化できる）

ラクトース（乳糖）＝（　　　　　　　）＋グルコース

セロビオース＝（　　　　　　　）＋グルコースがβ1→4結合（人体中では消化できない）

教科書27ページ

（　　　　　　）

(1)ホモ多糖：同じ単糖から成る。

（　　　　　　　　）（植物が糖を貯蔵するかたち）：アミロース（グルコース直鎖：α1→4結合）とアミロペクチン（グルコース直鎖と枝分かれ：α1→6結合）

（　　　　　　　　　　　　）（動物が糖を貯蔵するかたち、図2-8）：グルコース直鎖：α1→4結合でつながって8分子ごとに分枝：α1→6結合。

（　　　　　　　　　　）：植物の細胞壁を構成する。グルコースがβ1→4結合した多糖類。人では消化できない。（人が消化できてエネルギー源になるものを糖というが、セルロースのように消化できないものカロリーにならないので食物繊維と呼ばれる。）（余談）しろやぎさんがくろやぎさんから来た手紙を読まずに食べたというようにやぎは紙を食べることができる（消化できる）。ヤギなどの草食動物では腸内細菌がセルラーゼを産生するので消化してエネルギー源にできる。人はセルロースを消化できないが、食べると消化吸収できないが腸管の運動を刺激して便通を促進する。このように消化できない糖はカロリーにならないので食物繊維と呼ばれる。（余談：ペットボトルのPETはポリエチレンテレフタラートの略称で、もちろん人はPETを分解できないし、自然界に放置しておいても分解されないので環境問題になっている。小田耕平先生が堺市のごみ集積場でPETを分解する酵素を持つ細菌を見つけ、イデオネラ・サカイエンシスと名付けた。プラごみの問題を解決する新技術につながる可能性がある。）

マンナン：マンノースの直鎖。こんにゃくの成分

(2)ヘテロ多糖：グルコースの誘導体がつながってできる

　グルコースのC6が-COOHになるとグルクロン酸

　グルコースのC2にアミノ基- NH₂が付くと（グルコースアミン→）グルコサミン

　グルコサミンの- NH₂にアセチル基CH₃CO-が付くとN-アセチルグルコサミン

グルクロン酸　グルコサミン　N-アセチルグルコサミン

CHO CHO CHO

H-C- OH H-C- NH₂ H-C-NH-CO-CH₃

HO-C-H HO-C-H HO-C-H

H-C-OH H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C-OH H-C-OH

COOH CH₂OH CH₂OH

ヒアルロン酸：グルクロン酸+N-アセチルグルコサミンの繰り返し。皮膚、関節液に多く存在し、皮膚のみずみずしさの程度に関係。

ヘパリン：グルコサミン、グルクロン酸を含む。抗血液凝固剤として血液透析で回路内で血液が固まらないようにする。

キチン：カニやエビの殻。N-アセチルグルコサミンを多く含む。

グルコマンナン：こんにゃくの成分。マンノース、グルコースを含む。人間の消化液にはマンナンを分解する酵素がなく、消化されない。

（余談）血液型は赤血球膜の糖鎖の一番外側の違い

A型：N-アセチルガラクトサミン（ガラクトースのC2にアミノ基-NH₂とアセチル基CH₃COが付いたもの）

B型：ガラクトース　　　　　　　　　

AB型：N-アセチルガラクトサミンとガラクトース両方

O型：上記のどちらもなし

ここで教科書は62ページに飛びます。

糖質代謝（糖質の分解と合成）

教科書63ページ

糖質代謝の概要

地球上のエネルギーは元はすべて太陽エネルギーに由来。植物が太陽光を浴びて光合成により二酸化炭素と水から糖質と酸素を合成する。

CO₂+ H₂O→(CH₂O)+ O₂

米、小麦などとして主食となる。動物が糖質を摂取して消化吸収して生命活動に必要なATPが作り出すことを（　　　　　　　　　　）という。

糖質の消化、吸収

（図4,1-1の説明）

食物中の糖質は大部分が多糖類の（　　　　　　　　　　）（米、小麦）。他に二糖類のスクロース（砂糖）、マルトース（水あめ）、ラクトース（牛乳や母乳）、さらに単糖類のグルコース、ガラクトース、フルクトースがある。

デンプンは口中で唾液中の（　　　　　　　　　　　　）（α１→４結合を分解する）により二糖類の（　　　　　　　　　　　）（麦芽糖）と限界デキストリン（枝分かれ部分のα１→６結合が残っている）となる。あまりかまずに飲み込んでも十二指腸で再び膵液のアミラーゼならびに限界デキストリナーゼ（α１→６結合を分解する）によりマルトースまで消化される。（余談）アミラーゼは商品名タカジアスターゼ（富山県出身の高峰譲吉が抽出した）で市販されている。

最終的に小腸の粘膜上皮内にあるマルターゼにより（　　　　　　　　　　　）に分解されて糖質消化の過程を終了する。他の二糖類のスクロースはスクラーゼによりグルコース+フルクトースに、ラクトースはラクターゼによりグルコース+ガラクトースに分解される。（大人で牛乳苦手=ラクターゼが欠乏している人には腸内に未消化の乳糖が吸収されないまま存在するので牛乳を飲むと浸透性の下痢が起こる。）

こうして単糖類のグルコース（フルクトース、ガラクトース）は小腸粘膜上皮細胞から能動輸送で吸収されて毛細血管から門脈に入り肝臓に向かう。

☆国家試験問題：小腸からそのまま吸収されるのはどれか。２つ選べ。

1，グルコース

2，スクロース

3，マルトース

4，ラクトース

5，フルクトース

（単糖類の1と5を選ぶ。2，3，4は二糖類）

☆国家試験問題：（　）の組織を還流した血液は心臓に戻る前に肝臓を通過する。（　）に入るのはどれか。

1，舌

2，食道

3，小腸

4，腎臓

5，下肢

（正解3。小腸の血管は門脈に注ぐ。他は大静脈に注ぐ。）

☆国家試験問題：大腸で吸収されるのはどれか。

1、脂質

2、水分

3、糖質

4、蛋白

（2〇。1,3,4は小腸で消化吸収される。）

教科書64ページ

（図4,1-2の説明）

(1)グルコースの消化吸収後小腸から全身へ。

(2)全細胞でグルコースが細胞に到達すると細胞質に取り込まれてピルビン酸に変えられて、ミトコンドリア内のクエン酸回路でATPに変換される。好気的解糖という。

(3)赤血球にはミトコンドリアがないので細胞質での嫌気的解糖のみで乳酸まで反応が進む（嫌気的解糖）。このことは赤血球自身が酸素を消費せず組織に酸素を運ぶという本来の目的にかなったものである。また、激しい運動時の骨格筋では酸素欠乏のために嫌気的解糖が行われて乳酸がたまる。

(4)空腹に備えて肝臓や筋肉でグルコース→グリコーゲン（多糖類）合成。糖質が不足した場合血糖値を保つため再びグルコースに変えられる。

(5)脂質合成のための補酵素（　　　　　　　　　　）や、核酸の原料の（　　　　　　　　）を作り出す（ペントースリン酸回路という）。

(6)グルコースを新しく作り出す糖新生。

(7)ホルモン（主にインスリンとグルカゴン、アドレナリン、糖質コルチコイド）による血糖調節。

糖質代謝の流れ

教科書65ページ

細胞に入ったグルコースは3つの方向に分かれる。

(1) ATPを供給するため解糖系で分解される。

(2) 貯蔵グリコーゲンに使われる。

(3)ペントースリン酸回路でリボースと脂質代謝の補酵素NADPHを産生。（30％）

教科書66ページ

解糖のしくみ

（図4,1-3の説明）

次の3つの順番で進む。

(1)消化管でグルコースに消化吸収されて門脈を通って肝臓に入る。

(2)細胞に取り込まれて細胞質で（　　　　　　　）（図の四角で囲まれた部分）に入る。グルコースC₆H₁₂O₆からピルビン酸C₃H₄O₃に分解され、ATPを生じる。

ミトコンドリアがあって好気的条件（酸素がある時）では次に進む。

(3) ピルビン酸がミトコンドリアのマトリックスに入ってアセチルCoAに変化して（　　　　　　　　　　　）に入って二酸化炭素CO₂と水素原子Hが産生される。HはNADH,HとFADH₂となる。（NADとFADはビタミンから合成される補酵素で水素の運び屋である。）

　2C₃H₄O₃+6H₂O→6CO₂+20H +2ATP

(4) 水素原子がNADHとFAD H₂の形でミトコンドリアのクリステ（内膜）の（　　　　　　　　　　）に運ばれて最終的に酸素と結合して水になる。その間に徐々にエネルギーが解放され、多くのATPが生成する。

　24H+6O₂→12H₂O+34ATP

かくして解糖全体の反応式は

　C₆H₁₂O₆+6O₂→6CO₂+6H₂O+38ATP

となり、形としてはグルコースが燃焼して二酸化炭素と水とエネルギーが産生される化学反応式となる。この反応が一発で起こるとエネルギーの大部分が熱として逃げてしまう。そうする代わりに、何段階にも分けて行うことでエネルギーが無駄なく蓄えられる。

糖の消化についてはここまで知っていれば十分。

以下は知っていたら偉いという程度で気軽に学んでください。

嫌気的解糖

教科書67ページ

（図4,1-4の説明）

(1) 解糖の第1反応は酵素のヘキソキナーゼ（肝臓ではグルコキナーゼ）によるATPから（　　　　　　　　　　）へのリン酸転移で（　　　　　　　　　　）ができる。

（余談）ATPとほかの分子の間でリン酸転移を行う酵素をキナーゼという。リン酸をもらう方の物質名をその前に付ける。ヘキソキナーゼは体内に広く分布してグルコース、マンノース、フルクトースなど六単糖（ヘキソース）のリン酸化を触媒する。肝臓のグルコキナーゼも同じ反応を触媒するが血中のグルコースレベルを保つのが主な役割なのでこの名前が付いている。

(2)解糖の第2反応はグルコース−6-リン酸イソメラーゼによる（　　　　　　　　　　）の（　　　　　　　　　　）への変換、すなわちアルドースからケトースへの異性化反応である。

(3) 解糖の第3反応ではホスホフルクトキナーゼの触媒でATPを使って（　　　　　　　　　　）をリン酸化して（　　　　　　　　　　）を生じる。

（余談１）二つのリン酸は別々の場所に付くので二リン酸ではなくビスリン酸という。

（余談２）ここの反応は解糖の不可逆反応（一方向にしか進まない反応）の一つで、解糖の調節に中心的役割を果たす。

(4) 解糖の第4反応ではアルドラーゼによりフルクトース1,6-ビスリン酸が半分に切断されて2分子のトリオース（炭素3個の糖）、すなわち（　　　　　　　　　　）と（　　　　　　　　　　）を生じる。

(5) グリセルアルデヒド3-リン酸だけが解糖系を先に進むが、解糖の第5反応としてジヒドロキシアセトンリン酸がトリオースリン酸イソメラーゼによりグリセルアルデヒド3-リン酸とに変換される。

(6)解糖の第6反応はグルセルアルデヒド3-リン酸をNADによる酸化とリン酸によるリン酸化の反応でグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼが触媒して（　　　　　　　　　　）の合成を推進する。この時NADに2Hが渡されてNADH,Hになる。NADとはビタミンB群のナイアシンを成分としている補酵素で水素原子を運搬する役目をもつ。

(7)解糖の第7反応はホスホグリセリン酸キナーゼによる（　　　　　　　　　　）とATPの生成である。

(8)解糖の第8反応で、（　　　　　　　　　　）はホスホグリセリン酸ムターゼにより（　　　　　　　　　　）に変わる。ムターゼとは同じ分子内で官能基を別の位置に移す酵素をいう。

(9)解糖の第9反応はエノラーゼが触媒する反応で、（　　　　　　　　　　）が脱水されて（　　　　　　　　　　）になる。

(10) 解糖の第10反応はピルビン酸キナーゼによる反応（　　　　　　　　　　）が切れる時のエネルギーで、ATPを生成し、（　　　　　　　　　　）を生じる。

(11)酸素が足りない時の骨格筋やミトコンドリアが無い赤血球では解糖系を続けるためにピルビン酸は乳酸脱水素酵素（LDH）により乳酸C₃H₆O₃になる。この時NADHからHが取れてNADを再生する。この反応を解糖の第11反応ということもある。乳酸は血液中に出て肝臓に運ばれてピルビン酸に戻される。その1/5は好気呼吸に進み、4/5は糖新生によりグルコースに再合成されて全身に供給される。

☆国家試験問題：全血の検体を25℃の室内に放置すると低下するのはどれか。

1，ブドウ糖

2，乳酸

3，遊離脂肪酸

4，アンモニア

（全血ということは赤血球があるということなので正解は１の血糖。赤血球の解糖系でグルコースが分解されて乳酸になるので2の乳酸は上昇する。赤血球ではミトコンドリアがないので3の脂肪酸は代謝されない。アンモニアができる反応は肝臓のみ。）

（余談）血糖値の採血管にはNaF（フッ化ナトリウム）という解糖系の酵素を阻害する物質が入っている。

（余談）酵母（イースト）はピルビン酸をエタノールとCO₂に分解する。エタノールはワインや蒸留酒の成分、CO₂はパン焼きに利用される。

（余談）解糖系の反応では一方向のみ（→）が3か所(1)(3)(10)ある。これらの部分で解糖系の流量調節をしている。このことは解糖と反対の反応である糖新生の時に重要になってくる。

（余談）フルクトース、ガラクトース、マンノースはどこに入るか？

フルクトースは肝ではグリセルアルデヒド3-リン酸に筋肉ではフルクトース-6-リン酸になって解糖系に入る。

ガラクトースはガラクトキナーゼによりガラクトース１リン酸、次にガラクトース１リン酸ウリジル転移酵素によりUDPグルコースと反応してUDPガラクトース、次にエピメラーゼによりUDPグルコースになってグルコース6-リン酸になる。このうちのいずれの酵素の欠損によっても先天性代謝異常のガラクトース血症になる（133ページの表）。ガラクトースの利用ができないと血中ガラクトースが上昇して蓄積したガラクトースにより白内障や精神遅滞を起こす。唯一の治療法は小児期にガラクトースやラクトースを含まない人工乳で育てること。

マンノースはフルクトース-6-リン酸になって解糖系に入る。

（余談）ヒ素中毒の仕組み：ヒ酸は構造上リン酸の類似体でATP（エネルギー）が得られなくなるので毒となる。

教科書68ページ

好気的解糖（クエン酸回路+電子伝達系）

教科書69ページ

（図4,1-5の説明）

クエン酸回路はエネルギーを得るだけでなく。途中の物質が脂質やアミノ酸の原料にもなる。

解糖系で生じたピルビン酸は細胞質基質からミトコンドリアのマトリックスに取り込まれる。ピルビン酸脱水素酵素により補酵素Aと結合して（　　　　　　　　　　　　　　）となりクエン酸回路に入る。

ピルビン酸+CoA+TPP +NAD→アセチルCoA+CO₂+TPP+NADH,H

COOH　　　　　　　　　　　S-CoA

C=O　　　　　　　　　　　　C=O

CH₃　　　　　　　　　　　　CH₃

CoA（補酵素A）は水溶性ビタミンのパントテン酸とADP誘導体から成る複雑な分子で補酵素という名前はついているが酵素反応を補助するというよりもアセチル基の運搬体として活躍している。TPPはビタミンB１のチアミンを成分としておりCO₂を抜き取る働きがある。

ピルビン酸にアミノ基が付くとアミノ酸のアラニンになる。アセチルCoAは脂肪酸合成の原料にもなる。（後述）

☆国家試験問題：ビタミンの欠乏とその病態との組合せで正しいのはどれか。(p47→69→67参照)

1，ビタミンA―――――壊血病、

2，ビタミンB1―――――代謝性アシドーシス

3，ビタミンC―――――脚気、

4，ビタミンD―――――悪性貧血

5，ビタミンE―――――出血傾向

（ビタミンB1はピルビン酸脱水素→アセチルCoAを触媒するピルビン酸脱水素酵素の補酵素になるのでこれが欠乏するとピルビン酸→乳酸が進んで血液が酸性に傾くので2。他のビタミンについては後程。）

クエン酸回路

(1)クエン酸合成酵素により

アセチルCoA+（　　　　　　　　　　　　）→（　　　　　　　　）+CoASH

(2)アコニターゼにより酸化されて

クエン酸⇔（　　　　　　　　　　　　）

(3)イソクエン酸脱水素酵素により水素とCO₂が取り除かれて

イソクエン酸+NAD⇔（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）+NADH,H+CO₂

(4)2-オキソグルタル酸脱水素酵素により水素が取れて、再びCoAが付いて

2-オキソグルタル酸+CoA+NAD→（　　　　　　　　　　　　　　）+NADH

（2-オキソグルタル酸にアミノ基が付くとアミノ酸のグルタミン酸になる）

(5)スクシニルCoA合成酵素によりCoAが取れてそのエネルギーでGTPができる。

スクシニルCoA+GDP⇔（　　　　　　　　）+CoA+GTP

スクシニルCoAはアミノ酸のイソロイシンやバリン、メチオニンからもできる。またポルフィリンの原料にもなる（後述）。

(6)コハク酸脱水素酵素により水素が取れて

コハク酸+FAD⇔（　　　　　　　　）+FADH₂

　FADはビタミンB2を成分にした補酵素で水素の運搬体。他の酵素はミトコンドリアマトリックスにあるが、コハク酸脱水素酵素だけはミトコンドリア内膜に結合している。

(7)フマラーゼにより

フマル酸+H₂O⇔（　　　　　　　　）

(8)リンゴ酸脱水素酵素

リンゴ酸+NAD⇔（　　　　　　　　　　　　）+NADH,H

（オキサロ酢酸にアミノ基が付くとアミノ酸のアスパラギン酸になる。）

以上をまとめると

2ピルビン酸+6H₂O→6CO₂+20H(8 NADH,H+ 2FADH₂) +2ATP(GTP)

☆臨床検査技師国家試験問題：TCAサイクルで生成されないのはどれか。

1，乳酸

2，コハク酸

3，リンゴ酸

4，オキサロ酢酸

5，2−オキソグルタル酸

（正解1。）

（　　　　　　　　　　）

解糖系とクエン酸回路で取り出された水素原子は補酵素NADやFADに受け取られて（　　　　　　　　）や（　　　　　　　　）の形でミトコンドリアの内膜にある電子伝達系に運ばれる。H⁺と電子に分かれる。電子がミトコンドリアの内膜に並んだシトクロムなどのタンパク質の間を受け渡しされる過程で多くのATPが生成する。最後に電子は酸素とH⁺と結びついて水が生成する。

10 NADH,H+2 FADH₂+6O₂→10 NAD+2 FAD+12 H₂ O+34 ATP

NADH,Hから酸素まで電子が伝達される過程で3モルのATPができる。FADH₂からは2モルのATPができる。10 NADH,Hと2FADH₂からは10×3＋2×2＝34モルのATPが生じることになる。解糖系でできる2ATPとクエン酸回路でできる2ATPを合わせると合計38モルATPとなる。

電子伝達系は酸素がないと反応停止する。酸素がないと4分で脳死の状態になってしまう。４分が蘇生のタイムリミットである。

猛毒の青酸カリ（シアン化カリウムKCN）中毒では生じたシアン化水素がシトクロムを阻害して電子伝達系を停止させてしまう。

（余談）無酸素運動が主の白筋はミトコンドリアがほとんどない。ニワトリや七面鳥のように急に逃げるようなときだけ短時間飛ぶ鳥、ヒラメのような普段海底でじっとしていて餌が近づくと瞬間的に動いて捕食する魚類では速筋が主となり筋肉が白い。短距離選手の速筋。

有酸素運動が主の赤筋はミトコンドリアが多いのでそれに含まれるシトクロムで赤くなる。鴨や雁のような渡り鳥、マグロのような回遊魚の筋肉はエネルギーを連続供給しなければならないので遅筋が多く筋肉の色が赤い。電子伝達系に入る。長距離選手の遅筋。

教科書70ページ

グリコーゲンの合成と分解

グリコーゲン（動物）とデンプン（植物）は備蓄グルコースである。グリコーゲンはグルコースがつながったポリマーで直径100〰400Åの細胞内顆粒として存在する球形分子で、各分子は最大120000個のグルコース単位を含む。グリコーゲン顆粒はグリコーゲンを多く利用する細胞に特に多い。肝細胞には最大10％まで、筋肉には1〜2％まで含まれる。（マラソン大会が行われていた。数日前から炭水化物多めの食事をしておくグリコーゲンローディング）。

（余談）江崎利一氏は百年前、カキの煮汁に含まれるグリコーゲンを使った栄養菓子で子どもの健康に貢献しようと考えて「グリコ」の創業者となった。

（図4,1-6の説明）

グリコーゲン合成はほとんどの細胞で行われるが、主として肝臓がグリコーゲンからグルコースを動員してあらゆる組織に絶えず供給する。筋肉は自分自身が使うためにグリコーゲンを合成する。

☆臨床検査技師国家試験問題：健常成人でグリコーゲンの総量が最も多い臓器はどれか。

1，脳

2，肝臓

3，膵臓

4，腎臓

5，脾臓

（正解2。）

（１）グリコーゲンの合成

グルコース→グルコース6-リン酸　⇔グルコース1-リン酸→UDP-グルコース。

CHO CHO CHO PO₃^2- CHO-UDP

H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH

HO-C-H HO-C-H HO-C-H HO-C-H

H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH

H-C-OH H-C-OH H-C-OH H-C-OH

CH₂OH CH₂OPO₃^2- CH₂OH CH₂OH

UDP（ウリジン二リン酸）はATPやCoAのような高エネルギー化合物でUDP -グルコースは活性化された（反応しやすい）グルコース分子である。UDP -グルコースからグリコーゲン合成酵素により既存のn個のグルコースから成るグリコーゲン(n)に渡されてグルコースの数が一つ多いグリコーゲン(n+1)となる。

（２）グリコーゲンの分解

血液中のグルコースが低下した時にグルカゴンの働きでグリコーゲンが分解されるときはグリコーゲンホスホリラーゼ（ビタミンB6由来のピリドキサールリン酸が補酵素）によりグルコース１-リン酸に戻り、さらにホスホグルコムターゼによりグルコース６-リン酸に戻る。肝臓ではグルコース6-ホスファターゼによりグルコース6-リン酸がグルコースになって血中に出て脳や赤血球に供給される。このグルコース6-ホスファターゼは肝臓にしかない。

筋肉ではグルコース6-ホスファターゼがないのでそのまま筋肉細胞内の解糖系に入って筋肉自身のエネルギー産生に使われる。筋肉から血液中にグルコースを放出することはない。

☆国家試験問題：健常な成人において、血液中のグルコース濃度が低下した時に、グルカゴンの働きでグリコゲンを分解してグルコースを生成し、血液中に放出するのはどれか。

1，肝臓

2、骨格筋

3，脂肪組織

4，心臓

5