第1～2回　生化学を学ぶために知っておきたい基礎知識

1、     知っておきたいギリシャ語の基礎知識

生化学の用語はギリシャ語由来が多い。西欧の学問は共通語であるラテン語（古代ローマ語）やギリシャ語で行われていたので。

ギリシャ文字

　大文字　小文字　　　↓生化学でよく使われるギリシャ文字を書いてみよう

アルファ　　　Α　　　α　　　（　　）

ベータ　　　　Β　　　β　　　（　　）

ガンマ　　　　Γ　　　γ　　　（　　）

デルタ　　　　Δ　　　δ　　　（　　）

イプシロン　　Ε　　　ε　　　（　　）

ゼータ　　　　Ζ　　　ζ　　　

エータ　　　　Η　　　η　　　

シータ　　　　Θ　　　θ　　　（　　）

カッパー　　　Κ　　　κ　　　（　　）

ラムダ　　　　Λ　　　λ　　　（　　）

ミュー　　　　Μ　　　μ　　　（　　）

ニュー　　　　Ν　　　ν　　　

クシー　　　　Ξ　　　ξ　　　

オミクロン　　Ο　　　ο　　　（　　）

パイ　　　　　Π　　　π　　　（　　）

ロー　　　　　Ρ　　　ρ　　　（　　）

シグマ　　　　Σ　　　σ　　　（　　）（　　）

タウ　　　　　Τ　　　τ　　　

ユプシロン　　Υ　　　υ　　　

ファイ　　　　Φ　　　φ　　　（　　）

カイ　　　　　Χ　　　χ　　　（　　）

プサイ　　　　ψ　　　ψ　　　

オメガ　　　　Ω　　　ω　　　（　　）（　　）

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

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：炭素5個から成る糖）

6　ヘキソ　　　　　　ヘキサゴン（6角形）　ヘキソース（六炭糖：炭素6個から成る糖）

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）オクトーバー（昔10月は８番目の月だった）

9　ノナ　　　　　　　ノーベンバー（11月は９番目の月）

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）デセンバー（12月は10番目の月）

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、5個の二重結合を含む不飽和脂肪酸）魚類に含まれる体に良い油

22ドコサ　　　　　　DHAドコサヘキサエン酸（炭素数22個、6個の二重結合を含むの不飽和脂肪酸）魚類に含まれる体に良い油

多いポリ

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）

多糖類（デンプン、グリコーゲンなど）

単糖類（グルコースなど）

タンパク質

アミノ酸

核酸（DNA,RNA）

ヌクレオチド

 

生化学でよく使われる単位

　　　　　　　　ギリシャ語　長さ　　　　　重さ　　　　　容積　　　　　情報量

109

テラ

 

 

 

テラバイト

106

ギガ

 

トン

 

ギガバイト

103

キロ

㎞

kg

kL

キロバイト

100(=1)

 

ｍ

ｇ

Ｌ

バイト（２８）

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

 

10-10　　　　　　　　　Å（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

10-18　　　　　　　　アト（一昨年のノーベル賞は1アト秒のストロボ。電子の動きがわかる）　　　　　　　　　　　　　　　

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, LDHなどの酵素　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（代謝調節ホルモン）ng/ｍＬ

テストステロン、エストラジオール（性ホルモン）pg/ｍＬ

2，私たちの体がどのような物質から成り立っているか？

（1）健康な成人の体重の60％は水（　　　）である。

水が生物にとって重要なのは次の性質による。

1， 水はいろいろな物質をよく溶かす。生体内の化学反応は水の中で起こる。物質が水に溶けやすいか溶けにくいかは重要な性質。

2， 水の比熱は物質中最大、つまり温まりにくく冷めにくい。生物の体内の温度変化を最小限にしてくれる。

新生児では80%、乳児では70%と多く、幼児～成人60%、老年では50～60%とやや少なくなる。

☆国家試験問題：健康な成人の体重における水分の割合は？（60％）

☆国家試験問題：高齢者の体重に占める水分量の割合は？（55%）。

☆国家試験問題：高齢者に脱水症が起こりやすくなる要因は？（筋肉量の減少で筋肉に水をためにくくなる、細胞内液量が減少している）

（2）次いでタンパク質、脂質、その他（糖、核酸、ビタミン）の有機化合物

水以外の人体の構成成分はほとんど炭素Cを中心とした有機化合物。有機（ゆうき）とは生きているということ。

（３）ミネラル

ナトリウムNa、カリウムK、塩素Cl、リンP、カルシウムCa、鉄Fe、微量なものとして亜鉛Zn、ヨードI、コバルトCo

主な元素を覚えよう。

 

3，知っておきたい化学の基礎知識

（1）原子の構造

構造の1番簡単な水素原子から見てみよう。中心に原子核があり電気的にプラスの（　　　　）１個がある。陽子の数を（　　　　）という。原子核の周囲を電気的にマイナスの（　　　　）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。原子全体の質量を（　　　　）という。電子の質量は陽子の1840分の1と軽いので質量数はほとんど原子核の重さとなり水素の原子量は1である。

次にヘリウム原子はどうなるだろう。原子核の陽子数は2個。陽子どうしはプラスの電気なのでお互いに反発してしまう。そこで電気的にプラスでもマイナスでもない２個の中性子が陽子をつなぎとめている。中性子は陽子と同じくらいの質量を持っているのでヘリウムの質量数は4である。

電子の存在する場所は原子核に近い順にK殻（電子2個入れる）L殻（8個）M殻（18個）N殻（32個）・・・がある。

（2）      元素と元素間の結合の仕方

① 元素と元素が電子の手をつなぐ（　　　　　　　　）

一番外側の電子が他の元素と手をつなぐ。

原子番号１の水素hydrogen（　　）K（１）

原子核に陽子1個で原子量1。電子をK殻に1個持っているので、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）

　原子核に陽子６個と中性子６個を持つので原子量12。K殻に2個、L殻に4個と外側に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）

　原子核に陽子7個と中性子7個を持つので原子量14。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個の電子が他の元素と手をつなぐ。

原子番号８の酸素oxygen（　　）K（2）L（6）

　原子核に陽子8個と中性子8個を持つので原子量16。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個の電子が他の元素と手をつなぐ。

原子番号15のリンphosphorus（　　）K（2）L（8）M（5）

　原子核に陽子15個と中性子16個を持つので原子量31。K殻に2個、L殻に8個、M殻の5個の電子が他の元素と手をつなぐ。

原子番号16の硫黄sulfur（　　）K（2）L（8）M（6）

原子核に陽子16個と中性子16個を持つので原子量32。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-）。

1本の手でつながっているものを（　　　　　　　　　）、２本でつながっているものを（　　　　　　　　）という。

☆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（　　　　）

 

 

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：（　　　　　　　　　）

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。

② 電子を失った陽イオンと電子を加えた陰イオンが引き合う（　　　　　　　　）

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。Na+とCl-は静電気力により引き合う弱い結合。

ナトリウムイオン（　　　　）

原子番号11だからK（2）L（8）M（1）で、M殻の１個の電子を失ってNa+になる。

マグネシウムイオン（　　　　）

原子番号12だからK（2）L（8）M（2）でM殻の２個の電子を失ってMg2+になる。

アルミニウムイオン（　　　　）

原子番号13でK（2）L（8）M（3）。M殻の3個の電子を失ってAl3+になる

塩素イオン（　　　　）

原子番号17だからK（2）L（8）M（7）でM殻に７個の電子を持っていてM殻に１個の電子を得てCl-になる。

カリウムイオン（　　　　）

　原子番号19だからK（2）L（8）M（8）N（1）で、Ｎ殻の１個の電子を失ってＫ+になる。

カルシウムイオン（　　　　）

　原子番号20だから「K（2）L（8）M（8）N（2）で、Ｎ殻の２個の電子を失ってCa2+になる。

鉄イオン（　　　　）

　　原子番号26だからK（2）L（8）M（14）N（2）で、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。

☆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）

③ 水素結合

電気陰性度（電子を引き付ける力）の大きいOやNが電気陰性度の小さいH原子をはさんで生じる弱い結合。イオン結合よりも弱いので…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。

（3）      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6×1023個を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。その重さは分子量にｇを付けたものになる。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）とも言う。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

（4）イオンで存在する物質の濃度表示

（　　　　）Eq(エ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。

ところがCa2+, Mg2+, HPO42-（リン酸イオン）は2価イオンなので1モルは2Eqになる。

１Eq=1000mEq（ミリエクイバレント、略してメック）

（5）浸透圧

膜には溶媒も溶質も全部通す（　　　　　　）と小さい分子の溶媒は通すが大きい分子の溶質は通さない（　　　　　　）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。

たとえば青菜やナメクジに塩をかけると細胞内の水分が外に出て縮んでしわしわになってしまう。海水中で目が痛いのは塩がしみて痛いのではなく眼球から水が外に出ようとする刺激による。

血液中の赤血球の膜は半透膜であり、何も溶け込んでいない水の中では破裂（溶血）してしまう。だから注射するときは血液と同じ浸透圧にしてやらなければならない。

（　　　）％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。

等張液は血管内に安全に注射できる。

☆国家試験問題：生理食塩水の塩化ナトリウム濃度は？0.9%（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？5％

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：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？（アルブミン）

☆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？アルブミン（次にグロブリン）

☆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？肝臓

☆国家試験問題：術後の総称治癒が遅延する因子となる検査値はどれか？アルブミン2.2ｇ/dL（正常値は3.8～5.3ｇ/dL。）

☆高齢者に経口薬の薬効が強く現れる理由は？血清アルブミンの減少（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。）

（6）酸と塩基（アルカリ）、塩

（　　　）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。

酸+塩基→塩+水を中和反応という。

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

酸と塩基には強弱がある。

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→H++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

（7）pH（水素イオン指数）

英語風にピーエイチまたはドイツ語風にペーハーと読む［　］は濃度を表す。[H+]（水素イオン濃度）を10-ｎmol/Lで表した時のnのこと。

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。

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？pH1~2（強酸性。たくさん水を飲んで胃液が薄まるとpHが上がる）

 

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）  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、その後十二指腸でアルカリ性の炭酸水素ナトリウムにより中和される。

（8）酸化反応と還元反応

中学校の理科で酸化とは物質が燃える（＝燃焼）ことで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。

たとえば鉄+酸素→酸化鉄は酸化反応、酸化鉄+水素→鉄+水は還元反応

さらに高校の化学で酸化とは水素または電子を失うこと、還元は水素または電子を受け取ることと習った。

たとえばC3H6O3（乳酸）→C3H4O3（ピルビン酸）+2Hは酸化反応、

C3H4O3（ピルビン酸）+2H→C3H6O3（乳酸）は還元反応。

結局、酸化の本質は電子を失ってエネルギーを放出することである。酸素のように電気陰性度（電子を引き付ける力）が強い原子と結合すると電子を吸い取られる形となり、水素のように電気陰性度の低い原子と結合すると電子を与えられる形となるわけである。たとえばメタンCH4は最も還元された形で二酸化炭素CO2は最も酸化された形。

（9）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    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溶質の重さ/溶液の重さで表したが、

医療現場での濃度＝溶質の重さ/溶液の体積で表すことが多い。（水の場合100g=100mL）

　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。

②    分子の数で表す

1mol＝6×1023個の分子

mol/L：モル毎（まい）リットルと読む

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Mgは2価イオンなので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。

（10）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Cに水素Hや酸素Oが結合した有機化合物。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のこと。

タンパク質、水に溶けにくい脂肪、水に溶けやすい炭水化物（糖質）、核酸はいずれも有機化合物。

炭化水素（有機化合物の基本骨格）

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。

ペンタンC5H12（沸点36.1℃）ここからは常温で液体

ヘキサンC6H14（沸点69℃）

ヘプタンC7H16（沸点98℃）

オクタンC8H18（沸点125℃）

ノナンC9H20（沸点36.1℃）

デカンC10H22（沸点174.2℃）

ドデカンC12H26（沸点216℃）

芳香族化合物

1825年鯨油から発見されてC6H６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（夢の中でヘビが自分のしっぽをかんで回りだしたことから）ベンゼン環を提案した。

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。

飽和脂肪酸

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C16H32O2でもCH3(CH2)14COOHでも

CH3 CH2CH2 CH2CH2CH2 CH2CH2CH2 CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH2COOHでもよい。

CやHを略して直線だけで表す場合もある。

不飽和脂肪酸

二重結合を含む脂肪酸をまだ水素が結合する余裕がある＝飽和されていないという意味で（　　　　　　　　　　　　　　　）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。体内で固まりにくいので体に良い。

たとえばオリーブ油中のオレイン酸。その化学式はC18H33O2でもCH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOHでも

CH3CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH= CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 COOHでもよい。

CとHを略する書き方もある。二重結合は二重線で表す。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。

疎水性（水をはじく＝水に溶けにくい性質）

その理由：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う。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。一方、H2OはOがHの電子を引き寄せる力が大きいので極性が大きいので、水と炭化水素はお互いになじまない。その代わりに炭化水素は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て極性がある。だから極性の大きい水によく溶ける＝親水性。たとえばアンモニアNH3がとても水に溶けやすいことは中学校の理科で習った。

界面活性剤（疎水性と親水性を兼ね備えている）

合成洗剤の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。

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。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。界面活性剤は親水基と疎水基をバランス良く（どちらかが多いと親水性か疎水性かにかたよる）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。

（11）知っておきたい官能基Functional group

「官能」とは「働き＝function」という意味。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徴的な性質が与えられる。

ヒドロキシ基(                )

ヒドロ（水素）+オキシ（酸素）。アルコール性水酸基ともいう。

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。物質名の語尾に〰オールが付く。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）

-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猛毒のホルマリンHCHOが網膜の酵素を変性させて失明する。生命の危険もある。

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。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る。アセトアルデヒドはホルムアルデヒドのような猛毒ではないが、悪酔い（悪心、嘔吐、動悸、頭痛など）が起こる。東洋人の40％はアルデヒド脱水素酵素の機能が低下しているので、西洋人に比べてお酒に弱いと言われる。

アルコールの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％に薄めたものが最も殺菌力が強い。

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。

ペンタノールC5H11OH

オクタノールC8H17OH

ドデカノールC12H25OH：界面活性剤の原料。

-OH が2個の場合2価アルコールという。

エチレングリコールHO-CH2-CH2-OH：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。有毒。

-OH が3個の場合3価アルコールという。

グリセロール（グリセリン）脂肪酸と結合して中性脂肪となる。

他に

スフィンゴシンという風変わりなアルコールもある。スフィンゴシンは発見当初はその働きがわからなかったので謎という意味のギリシャ語から名付けられた。エジプトのスフィンクスも頭はヒト、体はライオンで謎の動物ということで名づけられた。

 

アルデヒド基(                )

アルコールが酸化されてできる、これを含むものを（　　　　　　　　）という。さらに酸化されるとカルボン酸-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）

グルコースのようにアルデヒド基が付いている糖をアルドースという。

カルボキシ基(                )

アルデヒドが酸化されてできる。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。炭素3つ以上のものを（　　　　　　　　）という。

ギ酸HCOOH

酢酸CH3COOH

プロパン酸（プロピオン酸）C2H5COOH：プロ（第一の）ピオン（脂肪酸）という意味。

ブタン酸（酪酸）C3H7COOH

オクタン酸（カプリル酸）C7H15COOH

デカン酸（カプリン酸）C9H19COOH

ギ酸や酢酸は親水性のCOOH部分が大きいので水溶性だが、プロピオン酸以上は疎水性部分が大きくなるので水に溶けにくくなって脂肪酸と言われるようになる。

シュウ酸は二つのカルボン酸が付く。シュウ酸カルシウムは尿路結石の成分として最も多い。ほうれん草などに含まれる。（尿路結石には他に尿酸結石もある。）

☆国家試験問題：Aさん（４７歳、男性、会社員）は尿管結石による疝痛発作で入院した。入院翌日、自然に排石され、疼痛は消失したものの、結石が残存している。入院前はほぼ毎日、飲酒を伴う外食をしていた。Aさんへの退院指導で適切なのはどれか。

1，シュウ酸を多く含む食品を摂取しましょう　2，１日２Ｌ程度の水分を摂取しましょう　3，排石までは安静にしましょう　4，飲酒量に制限はありません

（正解2。3は反対で階段の昇り降りや縄跳びなどをすると石が出やすい。4飲酒は尿酸結石の危険因子。）

アセチル基(                )

CnH2n+1CO-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。アセチルとは 酢酸（アセテート）CH3COOHの一部という意味。

アルキル基(                )

アルカン（飽和炭化水素）から水素原子１個を取ったものをアルキル基という。

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CH3CH２－、

プロパンから水素原子１個を取ったプロピル基CH3CH2CH２－-

ドデシル(意味：12)基CH3CH2CH２CH2CH２CH2CH２CH2CH２CH２CH2CH２－

アミノ基(                )

水溶液中では-NH２+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-NH２とカルボキシ基-COOH両方含む化合物をアミノ酸という。

=NHをイミノ基という。

ケトン基(                )

カルボニル基(                )の両側がCを含むR（残基residue）。 ケトンとアルデヒドは構造異性体（組成は同じだが、結合の仕方が異なる）。

アセトン(                )（糖尿病の人の呼気中に出る）

尿素(                )（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）

果糖（フルクトース）のようにケトン基が付いている糖をケトースという。

アセチルCoAの血中運搬体であるアセト酢酸CH3COCH2COOHはケトン体と呼ばれる。

スルフヒドリル基（チオール基）(                )

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。パーマは毛髪の-S-S-結合を一度切って-SH+-SHにしてカールした形にしてから、再び-S-S-結合にしている。

（12）分子と分子の結合の仕方

エステル結合(                )

脂肪酸の-COOHとアルコールの-OHから水H2Oが取れて結合するので脱水縮合という。-COOH +-OH→-COO-+H2O

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（バナナのような香り）

酢酸とオクタノールから酢酸オクチルCH3COOC8H17（オレンジのような香り）

酪酸とエタノールから酪酸エチルC3H7COOC2H5（パイナップルのような香り）

酪酸とペンタノールから酪酸ペンチルC3H7COOC5H11（あんずのような香り）

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。

リン酸エステル結合(                )

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。核酸中のヌクレオチド間の結合。

アミド結合（ペプチド結合）(                )

アミノ酸どうしの結合、アミノ酸の-COOHからOHが抜けて、隣のアミノ酸の-NH2からHが抜けて-COOH +-NH2→-CO-NH-+H2Oと脱水縮合してできる。

グリコシド結合(                )

-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-N=はN-グリコシド結合という。

糖やアルコールのOHどうしから水H2Oが取れて-OH+-OH→-O-+H2Oと脱水縮合してできる。

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

エタノールC2H5OH+エタノール C2H5OH→ジエチルエーテルC2H5-O-C2H5+H2O。エーテル麻酔に使われる。

ジスルフィド結合(                )

-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

 

4，知っておきたい生物の基礎知識

（1）細胞cell

機能ごとに理解すれば覚えやすい

①    細胞分裂では、まず（　　　　）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。

②    外側と自己を区別する（　　　　　　　　　）をもつ。リン脂質（疎水性の脂質に親水性のリン酸が付いている）が親水基を外に向け疎水基を内側に向けて二重に並び脂質二重層になっている。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。細胞の中にも膜に囲まれた小器官がある。

☆歯科医師国家試験問題：細胞質膜の基本構造はどれか？リン脂質二重層

③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

（　　　　　　　　　）（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（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）。これによって細胞内外で電位差が発生して神経や筋肉の信号が送れる。

ふぐ毒（テトロドトキシン）はこのナトリウムポンプを止めてしまうので筋肉や神経が麻痺してしまって呼吸ができなくなる。

カリウムを急速に注射しても、細胞外のカリウムが上昇して細胞内外の電位差がなくなってしまい、心臓が止まってしまう。

☆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？15％塩化カリウム

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。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。カリウムを口から摂取する場合は胃や小腸からゆっくり吸収されるので大丈夫。

☆国家試験問題：採血時に操作を誤ったために採血管の血漿が暗赤色になってしまった（溶血）。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？

カリウムイオン（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に多く含まれるカリウムイオンK+が漏れ出ることになる。）

 

細胞内外の物質の輸送には他に膜そのものがくびれて行われる場合があり

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。

逆に膜がくびれて不要な物質を放出することを（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）という。

 

③    エネルギー（ATP）産生

ATPはエネルギーの仲立ちをする物質で、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。

細胞内におけるエネルギー（ATP）産生は（　　　　　）と（　　　　　　　　）で行われる。

細胞質：細胞の中で核以外の部分をいう。

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。

（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①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。②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。③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？ミトコンドリア

☆歯科医師国家試験問題：DNAをもつのはどれか？核、ミトコンドリア

④    タンパク質合成

核内のDNAの情報を基にしてタンパク質合成が行われる細胞内小器官は（　　　　　　　）である。さらに（　　　　　　　）でタンパク質が修飾されて完成する。

（2）代謝metabolism：私たちの体をつくる物質がどのように作られ、分解されているのか。

体の中での化学変化を（　　　　　）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。

酵素の役割

　糖質のデンプンを試験管内（in vitro）で分解しようと思ったら、塩酸を加えて煮沸し、何時間も時間をかけなければ分解しない。通常の化学反応では煮沸するなどしてエネルギーを与え、反応しやすい状態にしてやらないと反応は開始されない。この反応に必要なエネルギーを（　　　　　　　　　　　　　　　　）という。活性化エネルギーを低下させ、反応を促進する物質を（　　　　）という。たとえば小学校で習ったように過酸化水素H2O2はそのままではほとんど反応が起きないが二酸化マンガンMn O2を加えると急激に酸素が発生する。これは　二酸化マンガンが触媒として働いたからである。

生体内では37度前後の常温で、しかも何時間もかけずにデンプン分解が行なわれる。それは（　　　　）が働いているからである。酵素は生体で働くので生体触媒とも呼ばれる。

酵素の性質

（１）酵素の主成分はタンパク質である。

　酵素本体以外に（　　　　　　）という金属イオンや有機物を必要とすることがある。

金属イオンとしてはカタラーゼには鉄イオン、ATP分解酵素にはマグネシウムイオン、炭酸脱水酵素(H2CO3→H2O+CO2を触媒する)には亜鉛イオンが必要である。

補因子のうち有機物を（　　　　　　）という。補酵素はタンパク質の本体部分と弱く結合しているので、容易に解離することができるのが特徴である。補酵素は水溶性ビタミンから合成されることが多い。

例：ピルビン酸脱水素酵素とTPP（チアミン＝ビタミンB1）、補酵素Ａ（パントテン酸＝ビタミンB5）

コハク酸脱水素酵素とFAD（リボフラビン＝ビタミンB2）

LDH（乳酸脱水素酵素）とNAD（ニコチン酸＝ビタミンB3）

　　　アミノ基転移酵素とピリドキシン＝ビタミンB6

　　　ピルビン酸カルボキシラーゼとビオチン＝ビタミンB7

（2）酵素が働きかける相手のことを（　　　　）という。酵素が働く時、まず酵素と基質が結合し、酵素基質複合体を形成する。その結果、反応が起こり基質が生成物に変化する。でも酵素は変化していないので、また次の基質と反応する。酵素の大きな特徴は基質が酵素によって決まっているということである。たとえば先ほどのカタラーゼは過酸化水素に働いて水と酸素にすることはできるが、それ以外の物質に働きかけることはできない。また、アミラーゼはデンプンを分解する酵素だが、タンパク質を分解することはできない。酵素の種類によって基質の種類がきまっていることを（　　　　　　　　　　）という。

（3）一つの酵素は一つの反応しか触媒しない。このおかげで複数の反応が間違われずに行われている。これを（　　　　　　　　　　）という。

（4）酵素反応に影響する因子

①pH：タンパク質は酸やアルカリによって形が変わってしまうので、酵素の働きも酸やアルカリの影響を受ける。最も酵素がよく働くときのpHを（　　　　　　　）という。一般に酵素は中性付近（pH7前後）でよく働く。たとえば唾液に含まれるデンプンを分解する酵素のアミラーゼの最適ｐＨは７であるが、胃液に含まれるタンパク質を分解するペプシンの最適pHは2で、強酸性でよく働く。膵液に含まれるタンパク質を分解するトリプシンの最適pHは8で弱アルカリ性でよく働く。

②温度：酵素には最もよく働く時の温度、すなわち（　　　　　　　　　）が存在する。たとえばサツマイモを加熱して甘くなるのはサツマイモの中のアミラーゼが最適温度になってデンプンからグルコースになるため。

③    （　　　　　　）は本来の基質と構造がよく似ているため酵素反応の際に酵素の活性部位に結合して反応を阻害する。

たとえばエタノールはメタノールと構造が似ているのでメタノールを誤飲した時に治療としてエタノールを与えるとアルコール脱水素酵素を阻害してメタノールが網膜に有害なホルムアルデヒドにならないようにする。メトトレキサートは葉酸（ビタミンB9）によく似た構造でジヒドロ葉酸還元酵素を阻害してDNA合成を阻害するので抗がん剤として用いられる。

HMG－CoA還元酵素阻害剤：コレステロール合成を阻害。脂質異常症の治療薬に。

キサンチンオキシダーゼ阻害薬：尿酸合成を阻害。高尿酸血症の治療薬。

プロスタグランジ合成阻害剤：痛み物質ができないようにする。アスピリン、ロキソニンなどの鎮痛剤、

細菌の細胞壁合成阻害剤：ペニシリンなどの抗生物質

ビタミンＫ還元酵素阻害薬：血液凝固に必要なトロンビンの合成を阻害するワーファリン

RNAポリメラーゼ阻害薬：コロナウィルスはRNAウイルスなので抗コロナウイルス薬として用いられる。

グレープフルーツジュースの成分：高血圧の薬を分解する肝臓の酵素CYP3A4を阻害する。

酵素の分類

語尾にドイツ後の〰アーゼ（ドイツ語）が付いて〰を分解するものという意味になる。

各酵素は国際生化学連合の定めた4組の数字から成るEC(enzyme code)番号で整理されている。

(1)酸化還元酵素(EC1)：酸化還元反応の-Hを移動させる。基質A-HからHを取って基質Bに移してB-Hにする。この時水素原子Hを運ぶのにNADやFADといった補酵素が働く。

乳酸脱水素酵素（EC1.1.1.27）LDH(lactate dehydrogenase)

 ：　乳酸　⇔　ピルビン酸+2H

COOH     COOH

H-C-OH       C=O

   CH３　　　　CH3

(2)転移酵素(EC2)：2種の基質間で特定の基を移動させる酵素。基質A-XからXを取って基質Bに移してB-Xにする。Xにはメチル基-CH3、アミノ基-NH2、アセチル基CH3CO-、リン酸基-OPO32-などの水素以外のすべての官能基が含まれる。

アミノ基を移動させるアミノトランスフェラーゼ（トランスアミナーゼ）

アスパラギン酸トランスアミナーゼ（AST）EC2.6.1.1＝グルタミン酸・オキサロ酢酸トランスアミナーゼ（GOT）

：アスパラギン酸+α－ケトグルタル酸　⇔　グルタミン酸+オキサロ酢酸

COOH             COOH          COOH       COOH

CH2               CH2             CH2          CH2

H-C-NH2              CH2            CH2         C=O

COOH             C=O         H-C-NH2       COOH

                  COOH          COOH

アラニントランスアミナーゼ（ALT）EC2.6.1.2＝グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ（GPT）

：アラニン+α－ケトグルタル酸　⇔　グルタミン酸+ピルビン酸

    CH3        COOH           COOH      CH3

H-C-NH2      CH2              CH2        C=O

    COOH      CH2             CH2        COOH

                C=O          H-C-NH2

                COOH           COOH

リン酸基を移動させるリン酸化酵素（キナーゼ）

ヘキソキナーゼ（肝臓ではグルコキナーゼ）EC2.7.1.1

：グルコース+ATP　→　グルコース6-リン酸+ADP

     CHO             CHO

H-C-OH           H-C-OH

  HO-C-H          HO-C-H

   H-C-OH           H-C-OH

   H-C-OH           H-C-OH

    CH2OH            CH2OPO32-

(3)加水分解酵素(EC３)：文字通り水を加えて分解する酵素。基質A-BにH2Oを加えてA-OHとB-Hにする。（加水分解の反対は脱水縮合）

消化酵素（アミラーゼEC3.2.1.1、マルターゼEC3.2.1.20、リパーゼEC3.1.1.3、ペプシンEC3.4.23.1、トリプシンEC3.4.21.4）

アルカリホスファターゼ(ALP)EC3.1.3.1：細胞膜のリン脂質を加水分解する。アルカリ性で作用が強くなる。

(4)脱離酵素(EC４)：加水分解以外の方法で基質A-BをAとBに分解する。

CO２を除去する脱炭酸酵素デカルボキシラーゼ

グルタミン酸脱炭酸酵素EC4.1.1.15（ビタミンB6が補酵素）

：グルタミン酸→ガンマーアミノ酪酸（GABA）+CO２→CO２をビタミンB6に渡す

   COOH      COOH

   CH2        CH2

   CH2        CH2

H-C-NH2    H-C-NH2

   COOH      H

ピルビン酸脱炭酸酵素EC4.1.1.1

：ピルビン酸→アセトアルデヒド+CO2→CO２（補酵素のビタミンB6に渡す）

  CH3        CH3

  C=O        C=O

  COOH      H

水を除去する脱水酵素

炭酸脱水酵素

：H2CO3→CO2+H2O (炭酸水を口に入れたら急にしゅわっとなるのは口腔内にこの酵素があるから)

フマラーゼ（EC4.2.1.2）リンゴ酸から見たら脱水酵素

：フマル酸+H2O⇔リンゴ酸

   COOH            COOH

   CH           HO-C-H

   ||                |

   CH               CH2

COOH            COOH

(5)異性化酵素(EC５)：基質を自分の中で付け替えて異性体に変化させる。ケトンとアルデヒド、アルコールとエーテルは異性体。

グルコース-6-リン酸イソメラーゼ（EC5.3.1.9）

グルコース-6-リン酸（アルデヒド）⇔フルクトース-6-リン酸（ケトン）

　　　　CHO　　　　　　　　　　　　　CH2OH

　　　H-C-OH　　　　　　　　　　　　 C=O

　　HO-C-H　　　　　　　　　　　 HO-C-H

　　　H-C-OH　　　　　　　　　　　 H-C-OH

　　　H-C-OH　　　　　　　　　　　 H-C-OH

CH2OPO32-　　　　　　　　　　CH2OPO32-

トリオースリン酸イソメラーゼ（EC5.3.1.1）

：ジヒドロキシアセトンリン酸（ケトン）⇔グリセルアルデヒド三リン酸（アルデヒド）

CH2OPO32-               CH2OPO32-

                   C=O                  H-C-OH

           HO-C-H                      CHO

(6)結合酵素(EC６) 基質Aと基質Bから生成物A-Bを作る酵素。

グルタミン合成酵素（EC6.3.1.2）

：グルタミン+２-オキソグルタル酸→２グルタミン酸

     COOH       COOH             COOH    COOH

H-C-NH2        C=O            H-C-NH2   H-C-NH2

    CH2          CH2                CH2       CH2

     CH2         CH2                CH2      CH2

O=C-NH2       COOH             COOH    COOH

ピルビン酸カルボキシラーゼ（EC6.4.1.1）ビオチンが補酵素

：ピルビン酸+CO2→オキサロ酢酸

   COOH            COOH

   C=O              C=O

   CH3              CH2

                     COOH

(7)輸送酵素(EC7)細胞膜にあってATPのエネルギーを使って電解質やタンパクを能動輸送する。

ナトリウムイオンカリウイオンムポンプ：細胞内からナトリウムを排出してカリウムを取り込む。

カルシウムイオンポンプ：筋肉の収縮、弛緩に関与する。

 

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取り出す（　　　　　）と

簡単な物質から複雑な物質を合成してエネルギーを閉じ込める（　　　　　　）とがある。

活動中はエネルギーを使うため異化（分解）亢進。

休息中はエネルギーをため込むため同化（合成）亢進。クマが冬眠するのは、冬は食べ物がないのでエネルギーを消費しないようにするため。最近は冬も里に出てきて食事があるので冬眠しないクマが出てきた。

異化＝分解の反応＝エネルギーが発生する反応

（1）異化の第一段階は消化管で行われる。

食物が口から入って消化される。

炭水化物：多糖類（　　　　　）→二糖類（　　　　　）+（　　　　　）→二糖類（　　　　　）→単糖類（　　　　　）

脂質：　→（　　　　　）+（　　　　　）

タンパク質　→（　　　　　）

小腸で吸収される。

☆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。）

☆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。）

 

（2）異化の第二段階は細胞の（　　　　　）中の解糖系で行われる。

グルコース→ピルビン酸、

グリセリン→リングリセリン酸→ピルビン酸

アミノ酸のアラニンなど→ピルビン酸

（3）第三段階は細胞の（　　　　　　　　）中のマトリックスのクエン酸回路で行われる。

ピルビン酸→アセチルCoA（ビタミンB1が関与する）

脂肪酸→アセチルCoA（これを特にβ酸化という）

アミノ酸のロイシンなど→アセチルCoA

アセチルCoAの構造はアセチル基に補酵素A(CoA)が付いたもの。

続いてアセチルCoAがクエン酸回路でケトグルタル酸やオキサロ酢酸になる途中で酸化されていき、水素原子が取り出される。

アミノ酸のいくつかはクエン酸回路の途中に入る。（ネコ科の動物、たとえばライオンなどの肉食動物はタンパク質しか摂取しないがこの経路が発達していて、炭水化物を取らなくても肉だけからエネルギーを得られる。）

アミノ酸のグルタミン酸など→ケトグルタル酸

アミに酸のアスパラギン酸など→オキサロ酢酸

(4)第四段階はミトコンドリアの内膜の水素（電子）伝達系で行われる。

多くの（　　　　　）（アデノシン三リン酸）が生産される。

最終的に水と二酸化炭素にまで分解される。

 

同化＝合成の反応＝エネルギーを吸収、貯蔵する反応、生体に必要な物質（ホルモンや神経伝達物質）の合成

ATPのエネルギーを使って合成される。

単糖類→グリコーゲン

脂肪酸　グリセロール→中性脂肪　コレステロール　ステロイドホルモン

アミノ酸→　タンパク質　ペプチドホルモン　アミン

 

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㎏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（　　　　　）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。）

 

ホルモンの作用と代謝の調節

代謝を調節しているのが（　　　　　　　）。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。

脂肪からできるホルモン：脂溶性なので細胞膜を通過して細胞質や核内の受容体に結合する。

ステロイドホルモン、

アミノ酸からできるホルモン：水溶性なので細胞膜を通過できないので細胞膜表面の受容体に結合する

ペプチドホルモン　　アミノ酸がつながってできる、

アミン　　　アミノ酸から炭酸が取れてできる、水溶性→細胞膜受容体に作用

ただし、甲状腺ホルモンだけ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。）

 

神経伝達物質

神経末端から分泌されて標的細胞（他の神経細胞や筋肉）との間の狭いすき間（シナプス間隙）に放出されて情報を伝える。

運動神経、感覚神経、副交感神経ではアセチルコリン。コリンの構造式は-CH2-CH2N+(CH3)3。コリンにアセチル基が付いて神経伝達物質のアセチルコリンになる。パーキンソン病では逆に増加する。

ボツリヌス毒素は神経末端からのアセチルコリン放出を抑制する。筋肉が緩んでしわがとれる。

放出されたアセチルコリンは直ちにコリンエステラーゼで分解される。コリンエステラーゼ阻害剤がアルツハイマー治療薬のドネペジル。毒ガスのサリンはアセチルコリンエステラーゼを抑制してアセチルコリンが減少しない。

アルツハイマー型認知症では脳内のアセチルコリンが減少する。

交感神経ではノルアドレナリン。アミノ酸のチロシンから合成される。

 

第3回　糖類＝炭水化物

糖とは何か・・・化学的には炭水化物[C(H2O)]n

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。3価以上のアルコールの一部が酸化されてアルデヒドまたはケトンになったものを糖という。

単糖類

六単糖（ヘキソース）C6H12O6はグルコースを含めて４種類ある。六価アルコールのC1が酸化されてアルデヒドになったもの。

（　　　　　　　　　　）が主役となる。干しぶどうから初めて単離されたためブドウ糖とも呼ばれる。生物のエネルギー源として最も基本的なもの。グルコースは白色粉末状の結晶で、その分子には５個の水酸基と１個のアルデヒド基がある。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。普通の結晶はC1のアルデヒド基（-CHO）とC5のヒドロキシ基（-OH）が反応して環の構造になったα－グルコース（図の(a)）である。同時にC6の部分は環外に押し出される。グルコースの水溶液ではα－グルコース(a)と、環の構造が開いた鎖式グルコース(b)と、β－グルコースが一定の割合で混じった平衡状態になっている。環状構造を形成した時にC1の-OHが糖構造の下方向にくるものをαグルコース、糖構造の上方向に向いている状態のものをβグルコースという。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。（グルコースの-CHOがさらに酸化されて- COOHになったものをグルクロン酸という。）

（　　　　　　　　　　）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。これを立体異性体という。C1C2C3C4のOHの位置が下上上下。

（　　　　　　　　　　）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。C1C2C3C4のOHの位置が下下上上。

（ガラクトースの-CHOが酸化されて- COOHになったものをガラクツロン酸という。）

（　　　　　　　　　　）は果物に多いので果糖とも呼ばれる。六価アルコールのC2が酸化されてケトンになったもの。グルコースと違ってアルデヒド基がなくてケトン基があるのでグルコースとは構造異性体であるという。

 

二糖類

　2分子の単糖から1分子の水がとれてグリコシド結合（-O-）した構造の化合物を二糖類という。

C6H12O6+ C6H12O6→C6H11O5-O- C6H11O5+H2O

（　　　　　　　　　　）（麦芽糖）＝グルコース＋グルコースがα1→4結合で結合。α1→4結合は消化できる。

（　　　　　　　　　　）（ショ糖、蔗糖）＝グルコース＋フルクトース

（　　　　　　　　　　）（乳糖）＝ガラクトース＋グルコース。牛乳をはじめ、多くの頬乳類の乳に含まれている。

（　　　　　　　　　　）＝グルコース＋グルコースがβ1→4結合で結合。β1→4結合は人体中では消化できない。

多糖類

 (1)ホモ多糖：1種類の同じ単糖から成る。

（　　　　　　　　）（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、）：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はカロリーにならないので食物繊維と呼ばれる。）やぎが紙を食べることができる（消化できる）のはやぎの腸内細菌が産生するセルラーゼにより消化してエネルギー源にできるから。人はセルロースを消化できないが、腸管の運動を刺激して便通を促進する。

ペクチン：果物に含まれる水溶性食物繊維。ガラクトースが酸化されたガラクツロン酸が α-1,4-結合。

マンナン：マンノースが多数結合したもの。こんにゃくの成分

(2)ヘテロ多糖：グルコースの誘導体や糖が2種類以上つながってできる

　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

糖質代謝

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。

糖質の種類と消化・吸収

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先生が抽出した）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。（ラクターゼの働きは成長とともに弱まるので、大人で牛乳苦手=ラクターゼが欠乏している人では腸内の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を選べばよい。2，3，4は二糖類）

糖質代謝の流れ

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核酸の原料になる五炭糖（ペントース）のリボースと脂質代謝の補酵素NADPHを産生。（30％）

解糖のしくみ

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)細胞に取り込まれる時、グルコースは水溶性なので脂質からできた細胞膜を通過するために、細胞膜にあるグルコース輸送体によって細胞内に取り込まれる。そして細胞質で（　　　　　　　）に入る。グルコースC6H12O6からピルビン酸C3H4O3に分解され、２分子のATPを生じる。

C6H12O6（グルコース）→2C3H4O3（ピルビン酸）+4H+2ATP

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（ピルビン酸）+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が、生体内ではそれを何段階にも分けて行うことでエネルギーが無駄なく取り出せる。

糖代謝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。

（　　　　　）：細胞質で行われる

(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）によってグルコースの6番目のCがリン酸化されて（　　　　　　　　　　）＝G6Pができる。

リン酸化は多くの反応開始のスイッチを入れる働きをしている。リン酸を付ける酵素をキナーゼという（反対にリン酸を取る酵素をホスファターゼという）。リン酸をもらう方の物質名をその前に付ける。グルコース、マンノース、フルクトースなどの六単糖（ヘキソース）のリン酸化を触媒するヘキソキナーゼは体内に広く分布する。ヘキソキナーゼは少量のグルコースに反応してG6Pにより阻害されるので低濃度のグルコースの処理に向いている。一方、肝臓のグルコキナーゼも同じ反応を触媒するが、G6Pによる阻害を受けないため大量のグルコースの処理に向いている。

(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ってグルコース6－リン酸が（　　　　　　　　　　）へ変換される。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を使ってフルクトース6－リン酸をリン酸化して（　　　　　　　　　　）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、解糖の速度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、3-ホスホグリセリン酸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、2-ホスホグリセリン酸が脱水されて（　　　　　　　　　　）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でリン酸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（　　　　）C3H6O3に還元される。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。NaFは脱リン酸化酵素（ホスファターゼ）を阻害する。

（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フルクトース1－リン酸→フルクトース1，6－ビスリン酸に、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。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。

好気的解糖（クエン酸回路+電子伝達系）

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

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。ビタミンB1が欠乏するとピルビン酸→アセチルCoAの反応が進まず、ピルビン酸→乳酸の反応が進んで、酸性物質の乳酸が全身に放出されるので体は酸性に傾いてしまう。この状態を代謝性アシドーシスという。

☆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。

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。）

（　　　　　　　　）ミトコンドリアのマトリックスで行われる

(1)クエン酸合成酵素により

アセチルCoA+（　　　　　　　　　　　　）→（　　　　　　　　）+CoA

(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。）

（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。ピルビン酸脱水素酵素や2-オキソグルタル酸脱水素酵素を阻害してクエン酸回路を止めてしまう。

 

（　　　　　　　　　　）ミトコンドリアの内膜で行われる

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補酵素Q（CoenzymeQ）→シトクロム系の順に受け渡しされて最後に酸素と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モルの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。

青酸カリ（シアン化カリウムKCN）中毒では生じたCN―がシトクロムオキシダーゼのFe3+に結合して酵素作用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見える。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。

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。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。体重70㎏の成人男性で肝臓には約90ｇ、筋肉には約245g含まれる。（マラソン大会の数日前から炭水化物多めの食事をしてグリコーゲンを貯めておく）。

（余談）「グリコ」の創業者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た。

☆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。選択肢に筋肉があれば筋肉が正解。）

（１）  グリコーゲンの合成

血液中のグルコースが十分ある時にインスリンの働きでグリコーゲンが合成される。

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。

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。

グリコーゲンホスホリラーゼ（ビタミンB6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、膵臓

（1〇。グルコースに戻すグルコース６ホスファターゼは肝臓にしかない。）

糖原（グリコーゲンの日本語）病

糖原病はグリコーゲン代謝の遺伝的疾患でグリコーゲンをグルコースに分解できない。グリコーゲンがたまって肝が腫大したり筋肉では筋力低下などが起こる。

糖原病Ⅰはグルコース6-ホスファターゼの欠損で肝臓にグリコーゲンがたまって腫大する。空腹時にグリコーゲンを使用できないので治療は低血糖にならないように少量ずつ頻回に食事摂取、夜間は糖分持続注入しないと低血糖になってしまう。

そのほかに

糖原病Ⅴ（マッカ―ドル病）は筋肉のグリコーゲンホスホリラーゼの欠損。筋肉にグリコーゲンがたまる。グルコースが不足するので運動すると筋肉に痛みを伴うけいれんを起こす。

糖原病Ⅵは肝臓のグリコーゲンホスホリラーゼの欠損。肝臓にグリコーゲンがたまる。

ペントースリン酸回路

グルコースの30％がここに入る。

グルコース6-リン酸が脱炭酸される過程でリブロース5-リン酸と（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）を生じる。NADPHは脂肪酸合成やコレステロール合成のときの補酵素として利用される。脂質合成をよく行う肝臓、乳腺、脂肪組織、副腎皮質に多い。リブロース5-リン酸から細胞が核酸を合成するための（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）が生成される。

残りのリブロース5-リン酸は再び解糖系に戻るのでペントースリン酸「回路」という。

糖新生

食事でグルコースが摂取できず、肝臓の貯蔵グリコーゲンを使い果たした場合は、体内でまったく新しくグルコースをつくることができる。これを（　　　　　　）という。

(1)嫌気性呼吸で筋肉内で作られた乳酸⇔ピルビン酸

ピルビン酸からの糖新生は肝臓だけで行われる。まずピルビン酸からホスホエノールピルビン酸へは逆に進めないため回り道をする。

ミトコンドリアに入ったピルビン酸がピルビン酸カルボキシラーゼ（ビオチンが補酵素）によりピルビン酸→オキサロ酢酸

オキサロ酢酸はミトコンドリア膜を通れないからリンゴ酸またはアスパラギン酸に変わって細胞質中に出る。

細胞質に出てからオキサロ酢酸に戻されてホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼによりホスホエノールピルビン酸になる。

⇔ジヒドロキシアセトンリン酸⇔グルコース6-リン酸

最後に肝臓のみにあるグルコース6-ホスファターゼによりグルコース6-リン酸→グルコースとなって全身に送り出される。

(2)糖原性アミノ酸

　アラニンなど→ピルビン酸

グルタミン酸など→ケトグルタル酸

アスパラギン酸など→オキサロ酢酸

 

血糖（血液中のグルコース）の調節とホルモンの作用

血糖の正常値＝70～110 mg/ｄＬ（100mg/ｄＬ＝100mg/100mL=0.1g/100g=0.1%）

食後一時的に120～140 mg/ｄＬになるが、2時間程度で元に戻る。

① 血糖値を低下させるホルモンは1つだけ

膵臓ランゲルハウス島Ｂ（β）細胞から分泌される（　　　　　　　　　　）

筋肉、脂肪組織へのグルコースの取り込みを高める。食後に上昇する血糖の75％は筋肉に取り込まれるので、インスリン作用の低下している人では筋肉に取り込まれなかった糖が血液にたまって高血糖になる。

肝臓、筋肉でのグルコース→グリコーゲンの合成を促進する。

肝臓。脂肪組織でのアセチルCoA→脂肪酸合成を高める。

全体として同化（合成）を促進する。

② 血糖値を上昇させるホルモンは３つある。

膵臓ランゲルハンス島Ａ（α）細胞から分泌される（　　　　　　　　　　）

　肝臓、筋肉でのグリコーゲン→グルコースへの分解を促進する。

　肝臓での糖新生を促進する。

　脂肪組織でのリパーゼ（脂肪分解酵素）を活性化して脂肪分解を促進する。

副腎髄質から分泌される（　　　　　　　　　　）

　肝臓、筋肉でのグリコーゲン→グルコースへの分解を促進する。

副腎皮質から分泌される（　　　　　　　　　　）

　肝臓でのアミノ酸からの糖新生を促進する。

筋肉でタンパク質→アミノ酸の供給を促進する。

全体として異化（分解）を促進する。

（　　　　　　）Diabetes Mellitus(DM)

糖質代謝異常の代表。ラテン語でDiabetes（ギリシャ語でサイフォン＝尿がたくさん出る）+Mellitus（甘い）→甘い尿が多量に出るという意味。

大きく2つに分けられる。

(1)インスリン分泌の少ない1型糖尿病（インスリン依存性糖尿病、若年型糖尿病）通常小児期に発症する。

グルコースの利用ができないので脂肪やタンパク質の分解が増える。

肝臓：グリコーゲン分解とアミノ酸分解による糖新生が増える。脂肪酸分解でアセチルCoAが増えて、その血中運搬体であるケトン体（酸性）が多量に送り出されて（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）になる。

筋肉；タンパク質分解が進む。

脂肪組織：脂肪分解が進む。

→全身がやせた状態になる。インスリンを注射しないと生きられない。

(2)インスリンがあっても効きにくい2型糖尿病（インスリン非依存性糖尿病）。インスリン受容体の異常による糖尿病。40歳以後に発症することが多い。

1型ほどのようなひどいことは起きないが慢性的に高血糖状態が続くことにより血管壁が障害されて網膜、腎機能、神経伝達が障害される。食事、運動、薬剤により血糖値を抑えることが重要。

糖尿病の検査

①    尿糖：血糖値と腎尿細管の再吸収量で決まり、血糖値170～180mg/dLを越えると尿に糖が検出される。

②    空腹時血糖値：前夜から10時間以上絶食し、朝食前に測定したものをいう。正常値100mg/dL前後。

③    HbA1c（ヘモグロビンエーワンシー）：高血糖が続くとグルコースはタンパク質に結合する。これを糖化という。赤血球のタンパク質であるヘモグロビンとグルコースが結合したものをグリコヘモグロビンという。このグリコヘモグロビンは何種類かあるが、糖尿病と密接な関係を示すのがHbA1cである。

☆国家試験問題：糖尿病の診断指標となるのはどれか。

1， 尿酸値　2，HbA1c　3，赤血球沈降速度　4，プロトロンビン時間

（2が正解。）

☆国家試験問題：糖尿病の血糖コントロールの指標となる検査値はどれか。

1，総ビリルビン　2，総コレステロール　3，グリコヘモグロビン（HbA1c）　4，クレアチニンクリアランス

（3が正解。）

 

第4回　脂質lipid

脂質はいろいろあるが、水に溶けない（CとHが大部分）点が共通である。

脂質の構成

バターやラードが手につくとぬるぬるして水で洗ってもなかなか取れないが、石鹸や洗剤をつけるときれいにとれる。石鹼は親水基と疎水基の両方を持っていて疎水基が脂肪を取り囲んで外に向いた親水基が水になじんで脂肪が手から離れる。このように多くのC, H,と少しのOから成る水に溶けない（疎水性の）有機物をまとめて脂質と言う。常温で固体のものを脂（あぶら）fat、液体のものを油（あぶら）oilと言う。脂質には脂肪組織や細胞膜の構成成分、エネルギー源、ホルモンや生理活性物質としての役割がある。

代表的な脂質の構造は（　　　　　　　　　　　）の-OHと（　　　　　　　）の-COOHが脱水結合してできるエステル結合（　　　　　　　　　　）。

(1)（　　　　　　　　）

トリ（3）+アシル（炭化水素鎖）+グリセロールとも言われる。

グリセロールと脂肪酸が脱水縮合してできる。アルコールの-OHと脂肪酸の-Hが取れて水分子となる。

H2C-OH   + HOOC-R1   H2C-O-CO-R1

HC-OH    + HOOC-R2→ HC-O-CO-R2  +3H2O

H2C-OH   + HOOC-R3   H2C-O-CO-R3

3価アルコールのグリセロールと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中性脂肪という。

糖の貯蔵形がグリコーゲンだったように、体内の脂肪細胞に貯蔵される脂質の大部分が中性脂肪。脂質は熱量が大きい（9kcal/g）ので貯蔵エネルギーとして適している。

(2)複合脂質

単純脂質にリン酸や糖が結合したもの。アルコール部分はグリセロールかスフィンゴシン。

リン脂質は細胞膜の成分、糖脂質は細胞の髄鞘の成分。

(3)誘導脂質

脂肪からできる脂肪酸、コレステロール、脂溶性ビタミン（ビタミンA,D,E,K）が生じる。さらに脂肪酸（アラキドン酸）から生理活性物質のプロスタグランジンが合成される。

（　　　　　　）（R-COOH）

飽和（単結合のみ）脂肪酸と不飽和（二重結合をもつ）脂肪酸がある。脂肪酸は炭素数と二重結合の数により表される（たとえばパルミチン酸は16：0、オレイン酸は18：1）。

（余談）トランス脂肪酸：トランスとは「横切って、かなたに」という意味で、脂肪酸の場合では水素原子が炭素間の二重結合をはさんでそれぞれ反対側についていることを表す。それに対してシスとは「同じ側の、こちら側に」という意味で、脂肪酸の場合には水素原子が炭素の二重結合をはさんで同じ側についていることを表す。トランス脂肪酸は動脈硬化を促進する危険性があると言われている。

飽和脂肪酸：炭素が水素で飽和されて二重結合のないもの

短鎖脂肪酸は臭気あり。長鎖脂肪酸は無色無臭。

融点は固体が液体になる（分子どうしがバラバラになる）温度。

短鎖脂肪酸

プロパン酸（プロピオン酸：最初の脂肪酸という意味）（3：0）（融点－21℃）（腐敗したバターの臭い）

ブタン酸（酪酸）（4：0）（融点－7℃）（腐敗したバターの臭い）

ペンタン酸（吉草酸）（5：0）（融点－34.5℃）（足の裏の臭い）

ヘキサン酸（カプロン酸）（6：0）（融点－3℃）（ヤギの臭い）

ヘプタン酸（エナント酸）（7：0）（融点－7.5℃）（腐敗した油の臭い）

中鎖脂肪酸(MCT) 肝臓で直ちにエネルギーとして利用されやすく脂肪細胞に蓄積されにくいのでダイエット効果があると言われる。

オクタン酸（カプリル酸）（8：0）（融点16℃）（ココナツオイル）

デカン酸（カプリン酸）（10：0）（融点31℃）（ココナツオイル）

長鎖脂肪酸

ドデカン酸（ラウリン酸）（12：0）（融点44℃）（ヤシ油、界面活性剤の原料）

テトラデカン酸（ミリスチン酸）（14：0）（融点53℃）（パーム油）

ヘキサデカン酸（パルミチン酸）（16：0）（融点63℃）（牛脂、豚脂）、構造式覚える

オクタデカン酸（ステアリン酸）（18：0）（融点69℃）（木蝋）

エイコサン酸（アラキジン酸）（20：0）（融点77℃）（ピーナッツ油）

分子量が大きくなると分子間力が強くなり融点が高くなる。炭素数10以下の脂肪酸はまだ水になじむので単独の遊離脂肪酸の形で存在するが、炭素数12以上の脂肪酸は人体内では固まってしまうのでグリセロールにエステル結合した中性脂肪の形で存在する。

不飽和脂肪酸：炭素原子どうしの結合のうちに二重結合を含むもの。二重結合があると融点が下がる。長鎖不飽和脂肪酸でも体温付近で液体（油）である。

パルミトオレイン酸（16：1）（融点－0.5℃）オリーブ油

オレイン酸（18：1）（融点12℃）オリーブ油、構造式覚える

リノール酸（18：2）（融点－5℃）植物油、必須脂肪酸

リノレン酸（18：3）（融点－11℃）必須脂肪酸

アラキドン酸（20：4）（融点－49℃）必須脂肪酸、プロスタグランジンの原料になる。

エイコサペンタエン酸(EPA) （20：5）（融点－54℃）青魚に多いω３脂肪酸。名前覚える

ドコサヘキサエン酸(DHA) （22：6）（融点－44℃）青魚に多いω３脂肪酸。名前覚える

植物は不飽和脂肪酸を合成できるが、動物は体内で飽和脂肪酸しか合成できない。外からの栄養として取り入れなければいけないので不飽和脂肪酸は必須脂肪酸と言われる。昔はビタミンＦとも言われた。

脂肪酸はCとHを略した描き方をするとわかりやすい。COOHから最も遠い炭素からの初めの二重結合の位置により分類されることがある。たとえばオレイン酸の二重結合は最後から数えて9番目にあるのでオレイン酸はn-9（エヌマイナスキュウ）系またはω9（オメガキュウ）脂肪酸と言われる。

EPAやDHAは魚に多く含まれ、血小板凝集抑制作用や抗動脈硬化作用などが知られ、血栓症や生活習慣病を防ぐ物質として注目されている。

☆国家試験問題：魚油に多く含まれる脂肪酸はどれか。

1，カプリル酸　2，オレイン酸　3，ミリスチン酸　4，ドコサヘキサエン酸

（正解4。1と3は飽和脂肪酸。2は不飽和脂肪酸でオリーブ油に多いω９脂肪酸。）

☆参考問題：次の生物のうち、細胞膜の不飽和脂肪酸の割合が最も高いと思われるのはどれか。

1，南極海の魚　2，砂漠のヘビ　3，人類　4，ホッキョクグマ　5，100℃の温泉に住む好熱性細菌

（答えは１。南極海の魚は氷の海に生息し、しかも変温動物であるから、低温下でも膜の流動性を保つために不飽和脂肪酸の割合が高い。）

☆歯科医師国家試験問題：必須脂肪酸はどれか。

1，乳酸　2、リノール酸　3、パントテン酸　4、ヒアルロン酸　5、アスパラギン酸

（答え2。他はそもそも脂肪酸でない。）

脂質代謝の概要

中性脂肪はグリセロールと脂肪酸に分解されて代謝される。

(1)グリセロールは糖代謝に入る。

(2)脂肪酸はβ酸化（後で説明）によりアセチルCoAになった後、クエン酸回路に入ってATP合成に進むかコレステロール→ステロイドまたはケトン体の合成に進む。

(3)余った脂肪酸は再びグリセロールと結合して中性脂肪として脂肪組織に貯蔵される。

消化・吸収と貯蔵

食物中の脂質の99％は中性脂肪＝トリアシルグリセロール。脂質は水に溶けないのでそのままでは酵素の作用を受けにくい。コレステロールを原料に肝臓で合成されて十二指腸で分泌される（　　　　　　　）には界面活性剤の役割があり、脂肪を取り囲んで小さな脂肪球にする。これを「乳化」という。続いて膵液中のリパーゼにより（　　　　　　）とモノグリセリドに分解される。これらの物質は直径2nmのミセルとなって小腸粘膜上皮細胞の細胞膜から拡散によって細胞内に吸収される。長鎖脂肪酸とモノグリセリドは吸収上皮細胞の滑面小胞体に入り、そこでトリグリセリドに再合成される。トリグリセリドはゴルジ装置に運ばれ、そこで蛋白と結合して（　　　　　　　　　　　　）となる。この大きなリポタンパク質は毛細リンパ管→中心乳び管→胸管→鎖骨下静脈→上大静脈→心臓→肝動脈から肝臓に入る。食後の血液は白濁しており、乳びと呼ばれる。食後30分から１時間で脂肪組織、心筋、骨格筋の毛細血管表面にある（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）により分解されて貯蔵あるいは利用される。

一方、短鎖～中鎖脂肪酸は中性脂肪に再合成されることなく他の栄養素と同様に毛細血管に吸収されて門脈→肝臓に運ばれる。

☆国家試験問題：脂肪を乳化するのはどれか。

1，胆汁酸　2，トリプシン　3，ビリルビン　4，リパーゼ

（１が正解。脂肪は胆汁酸で「乳化」される。2のトリプシンはタンパク質分解酵素。3のビリルビンは胆汁酸と合わせて胆汁になる。4のリパーゼは脂肪分解酵素。）

☆国家試験問題：胆汁の作用はどれか。

1，殺菌　2，脂肪の乳化　3，蛋白質の分解　4，炭水化物の分解

（2が正解。脂肪は胆汁酸塩で乳化される。）

☆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。1はタンパク質分解酵素。3，4は糖質分解酵素。）

☆国家試験問題：膵リパーゼが分解するのはどれか。

1，脂肪　2，タンパク質　3，炭水化物　4，ビタミン

（正解1。）

☆国家試験問題：Aさん（56歳）は、膵癌で幽門輪（胃）温存膵頭十二指腸切除手術を受け、膵臓は約1/3になった。経過は良好である。Aさんの消化吸収機能で正しいのはどれか。

1，脂肪吸収が低下する。2，ビタミンの吸収障害が起こる。3，タンパク質が小腸粘膜から漏出する。4，炭水化物を消化する能力は低下しない。

（膵臓切除後には胆汁や膵液中の消化酵素分泌が低下するので正解１。胃の幽門輪を切除するとビタミンB12の吸収を促進する内因子の分泌がなくなる。3は炎症性腸疾患で起こる。4はアミラーゼが低下するので炭水化物の消化は低下する。）

☆国家試験問題：小腸で消化吸収される栄養素のうち、リンパ管から吸収されて胸管を通って輸送されるのはどれか。

1，糖質　2，タンパク質　3，電解質　4，中性脂肪　5，水溶性ビタミン

（正解4。1,2,3,5は毛細血管から吸収されて門脈に入って肝臓へ。）

脂肪酸の分解

脂肪組織の脂肪の分解は脂肪組織中の（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）により行われる。インスリンにより阻害、グルカゴンやアドレナリンにより促進されるので特にこう呼ばれる。絶食で血糖値が下がるとグルカゴンやアドレナリンが分泌されてホルモン感受性リパーゼにより中性脂肪がグリセロールと脂肪酸に分解される。

ここで、今まででてきた3種類のリパーゼをまとめると

(1)膵臓から分泌される消化酵素のリパーゼ：食物中の中性脂肪を消化する。

(2)血管内皮中のリポタンパク質リパーゼ：キロミクロンに作用し、含まれる中性脂肪を分解する。

(3)脂肪組織中のホルモン感受性リパーゼ：アドレナリンやグルカゴンの作用で活性化され脂肪細胞内の中性脂肪を分解する。

空腹で運動を始めると初めの約15分は主にグリコーゲンがエネルギー産生に使われるが、その後脂肪組織の燃焼が始まる。多くの組織で安静空腹時にはエネルギーの必要量の半分以上（残りはグリコーゲン分解）が脂肪酸の代謝でまかなわれている。特に、常に働き続けている心臓は脂肪酸をエネルギー源にしている。

脂肪酸の分解は細胞のミトコンドリアにおいて次に述べる（　　　　　　）により行われる。脂肪酸の-COOHに付いている炭素原子をα位、次をβ位と呼ぶ。脂肪酸のβ位のところが酸化されて、そこで炭素の鎖が切れて、炭素原子の2個少ない脂肪酸と炭素原子を2個持つアセチルCoAに分かれるのでβ酸化という。一言でいえば「脂肪酸の分解は-COOHの付いている炭素から二つ目の炭素のところで2つずつ炭素が外れていってアセチルCoAになる反応」ということ。カッコ内のことだけ頭に入っていればよい。次はそれの詳しい説明だが気楽に。

パルミチン酸（16：0）CH3(CH2)12 CH2 CH2 COOHの場合を例にしてβ酸化を説明。

まず細胞質でCoAと結合して代謝されやすい形CH3(CH2)12 CH2 CH2 CO-CoA（アシルCoA）となる。

→アシルCoAはミトコンドリアの外膜を通過できるが内膜を通過できないので、カルニチンという渡し舟の役割をするタンパクと結合してミトコンドリア内膜を通過する。

→アシルカルニチン（アシルCoA+カルニチン）はミトコンドリアのマトリクスに入った後カルニチンが離れて単独のアシルCoAに戻る。そしてβ位で酸化されて

→炭素が2つ少ないアシル＋CoAアセチルCoAになる。

このようにβ位で炭素2つずつはずれていく。はずれた２つの炭素はアセチルCoAとなってクエン酸回路に入って行く。残りの炭素が２つ少なくなったアシルCoAは炭素が全部消費されるまでβ酸化が繰り返される。炭素数16のパルミチン酸だったら8回β酸化を受けることになる。１モルのパルミチン酸から320個のATPができる。（１モルのグルコースからは93個のATP）

（余談）サプリメントとしてカルニチンをとるカルニチンダイエット法があるが、効果はどうか？

確かにカルニチンは脂肪の燃焼に必要なものではあるが、脂肪の燃焼は糖質が足りなくなって来た時に起こるのでダイエットのためには糖質制限を同時にすることが必要。

それとカルニチンは人体中でアミノ酸（リシンとメチオニン）から合成されるので、バランスよく食事をしていればサプリメントとして取らなくてもよいのではないか。

一方、小児は代謝機能が未熟なので疾患としてカルニチン欠乏症があるので、そのようなときは補充が必要。

ケトン体（＝アセチルCoAの血中運搬形）の代謝

次のような時、肝臓においてアセチルCoAはクエン酸回路へ進まずにケトン体が合成される。

(1)とても空腹な時：糖供給が減少して、体が代替エネルギーを必要としている時、肝臓で脂肪酸の分解が亢進してアセチルCoAがたくさんできて、それが血中を運ばれやすいケトン体に変化して全身に供給される。

(2)糖質制限時：ダイエットなどで糖質制限した時にもケトン体生成が活発化する。

(3)運動時：特にマラソンなどの持続的な運動で体のグリコーゲンが消費された場合、脂肪が分解されてケトン体が産生されて筋肉に運ばれる。

(4)一型糖尿病：インスリンが不足して体はグルコースを利用できず、代わりに脂肪を分解してケトン体を生成する。

脂肪酸からβ酸化によりアセチルCoAがどんどん作られるが、アセチルCoAはそのままでは水に溶けないため血中を運搬されやすい（　　　　　　　　）に変化する。まず、2分子のアセチルCoAが結合してアセト酢酸CH3COCH2COOHになる。次にアセト酢酸の大部分は3-ヒドロキシ酪酸CH3CHOHCH2COOHに、一部はアセトンCH3COCH3に変換される。アセトンは揮発性で呼気中に出る。（3-ヒドロキシ酪酸は厳密にはケトン基-CO-を持たないが慣用的にケトン体に含めている。）ケトン体は血液中を移動して筋肉や脳などに到着して再びアセチルCoAに戻されてクエン酸回路に入ってATP産生に利用される。

(1)(2)(3)ではケトン体はすぐに消費されるので良いが、問題になるのは(4)の場合で、糖尿病の時はグルコースの利用が進まないためクエン酸回路が回りにくくなってアセチルCoAが消費されず過剰となり、クエン酸回路に入れなかった過剰なアセチルCoAが多量のケトン体となり血液中に放出される。筋肉や脳などに到着して再びアセチルCoAに戻されてクエン酸回路に入ってATP産生に利用されるが、この処理能力を超えると全身にケトン体がたまってくる。ケトン体が増えて困るのはケトン体の酸性のため（　　　　　　　　　　　　　　　　）を起こすことである。

☆国家試験問題：脂肪分解の過剰で血中に増加するのはどれか。

1，尿素窒素　2，ケトン体　3，アルブミン　4，アンモニア

（答え2。1,4はアミノ酸分解で生じる。３は菅で合成されるタンパク質）

☆国家試験問題：尿ケトン体が陽性になる疾患はどれか。

1，肝硬変　2，糖尿病　3，尿路感染症　4，ネフローゼ症候群

（答え2。グルコースが利用できないので脂肪酸の分解が進んでケトン体が増える。）

☆歯科医師国家試験問題：過度のダイエットで血中濃度が上昇するのはどれか。

1，コレステロール　2，脂肪酸　3，ケトン体4，インスリン　5，グルコース

（答え3。）

脂肪酸と脂肪の合成

脂肪酸の分解はミトコンドリア内で行われるが、脂肪酸合成は細胞質で行われる。このように分解と合成の場所が区別されていることは、反応の過程で生じる物質が混じりあわないために重要である。

グルコースが豊富にあり、グリコーゲンがたくさんたまると、肝臓ではアセチルCoAを原料に脂肪酸が合成される。アセチルCoAはミトコンドリアでつくられるがミトコンドリア膜を通れないので膜を通れるクエン酸に変わって細胞質に運び出してから細胞質のアセチルCoAがつくられる。これはインスリンにより促進される。アセチルCoAカルボキシラーゼ（補酵素ビオチン）によりアセチルCoA（CH3-CO-SCoA）に-COOHが付いてマロニルCoA（HOOC-CH2-CO-SCoA）になる。→マロニルCoAからマロニル基が外れて脂肪酸合成酵素に付く。→マロニル基の-COOHからCO2が外れて、そこに合成中の脂肪酸が付く。これを繰り返して１回転で脂肪酸の炭素原子が2個ずつ延長する。以上の説明は複雑なので「脂肪酸合成もアセチルCoAから炭素2つずつ伸びていって長鎖の脂肪酸になる」と理解しておけば十分。脂肪酸の炭素数が偶数が多い理由はこれだったということ。

 

ステロイド類とコレステロール

コレステロールは今までの鎖状の脂質と比べるとずいぶん違う形に見えるが、炭素骨格が環状になっているだけで水に溶けにくい点で脂質に入る。炭素が六角形3つと五角形1つの構造を（　　　　　　　　　　）骨格という。この形は描けるようにしておく。それぞれの炭素に番号が付いている。

コレステロールはステロイド骨格のC3に-OHが付いているのでアルコールである。体内のコレステロールは30％が食物から、70％が肝臓でアセチルCoAから合成される。さらにコレステロールから次のように様々な物質が合成される。

(1)胆汁酸（肝臓でコール酸が合成されて、腸内で腸内細菌によりデオキシコール酸に変換される。）

(2)副腎皮質ホルモン（コルチゾール）

(3)性ホルモン（男性ホルモンのテストステロン、女性ホルモンのエストラジオール）

(4)ビタミンＤ（７－デヒドロコレステロール、コレカルシフェロール）

このようにコレステロールは体内に不可欠な物質の原料となる。血中コレステロールが高すぎると動脈硬化の原因となる。

☆国家試験問題：壮年期の男性で減少するのはどれか。

1，エストラジオール　2，テストステロン　3，プロラクチン　4，アルドステロン

（正解2。）

☆歯科医師国家試験問題：生体内でコレステロールから合成されるのはどれか。

1，ヘム　2，ヒスタミン　3，メラトニン　4，ノルアドレナリン　5、コルチゾール

（答え5。）

☆臨床検査技師国家試験問題：コレステロールから生合成されないのはどれか。

1，胆汁酸　2，ビタミンD　3，アドレナリン　4，アルドステロン　5，エストラジオール

（正解3。アドレナリンはアミノ酸のチロシンから合成される。次回の講義）

コレステロールの代謝

食事由来のコレステロール（30％）と肝臓で合成されるコレステロール（70％）がある。

人体内ではアセチルCoAを原料にして肝臓で合成される。

3分子のアセチルCoA→HMG-CoA→メバロン酸→→→→→→スクワレン→コレステロール

HMG-CoAは正式には「3-ヒドロキシ-3-メチルグルタリルコーエー」、略して「エッチエムジーコーエー」とも言われる。

HMG-CoAから（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）によりメバロン酸を経て合成される。ほとんどの高コレステロール血症の薬はこの酵素を抑制することにより血中コレステロールを低下させる。このように単に脂質のとりすぎだけでなく糖質も含めた高カロリー食でアセチルCoAが増えて血中コレステロールが増える。脂質異常症の食事療法では脂質制限だけでなく糖質制限も大切な理由である。合成されたコレステロールは蛋白と結合してリポタンパク質の形で末梢組織に運ばれる。

☆国家試験問題：肝細胞で合成されるのはどれか。２つ選べ。

1，アルブミン　2，ガストリン　3，セクレチン　4，γグロブリン　5，コレステロール

（正解は1と5。2は胃、3は小腸、4はリンパ球のB細胞で合成される。）

☆国家試験問題：体内で代謝された結果、胆汁酸として胆汁中に分泌されるのはどれか。

1，DNA　2，RNA　3，グリコーゲン　4，ヘモグロビン　5，コレステロール

（正解５）

 

（　　　　　　　　）：細胞膜、神経鞘の成分。

単純脂質にリン酸が結合したもの。

大きく分けてアルコール部分がグリセロールのグリセロリン脂質とアルコール部分がスフィンゴシンのスフィンゴリン脂質がある。

グリセロリン脂質

グリセロールC1、C2に脂肪酸、C3にリン酸が付いたものをホスファチジン酸という。

ホスファチジン酸のリン酸の先にコリンが付いたものをホスファチジルコリン（レシチン）と言う。脳、神経、肝臓、卵黄などに多く含まれている。生体で最も多いリン脂質である・

（余談）他にホスファチジルセリン、ホスファチジルイノシトール、ホスファチジルエタノールアミンがある。細胞膜のリン脂質である。特にホスファチジルイノシトールはシグナルを細胞表面から細胞内へ伝達する特別の役目を持つ。

（余談）卵黄にはレシチンが豊富である。卵黄1個、食酢15ｍｌ、食塩1ｇ、サラダ油150mlを混ぜて撹拌するとレシチンは界面活性剤として微小な油滴の周囲を取り囲んで食酢中に分散した乳濁液＝マヨネーズができる。

スフィンゴリン脂質

スフィンゴシンのNH2部分に脂肪酸が付いたものをセラミドという。皮膚のうるおいを保つと言われる。

さらにOH部分にリン酸+コリンが付いたものをスフィンゴミエリンという。脳、神経、赤血球に多い。ニーマン・ピック病は先天的なスフィンゴミエリナーゼの欠損でスフィンゴミエリンが肝臓や脾臓にたまって腫大する。神経症状（精神遅滞）も起きる。

（　　　　　　　）：神経鞘の成分。アルコール部分はスフィンゴシン。

スフィンゴ糖脂質

セラミドのOHに糖が付いたもの。

ガラクトセレブロシド（セレブロは脳の意味）：セラミドのOHにガラクトースが付いたもの。神経組織に分布する場合が多い。クラッベ病はガラクトセレブロシドからガラクトースを切り離す酵素のガラクトセロブロシダーゼが先天的に欠損しており脳（特に後頭葉白質）の髄鞘が障害される。現在のところ治療法はない。

グルコセレブロシド：セラミドのOHにグルコースが付いたもの。脳白質に多く含まれる。ゴーシェ病はグルコセレブロシドからグルコースを切り離す酵素のグルコセレブロシダーゼが先天的に欠損しており肝臓、脾臓、骨にグルコセレブロシドが蓄積する。治療法があって点滴で投与できる酵素製剤（セレザイム）がある。

ガングリオシド：セラミドのOHに多くの糖が付いたもの。脳神経の成分。ガングリオシドは乳幼児期における脳の発達に伴い急速に生合成され、その後ヘキソサミニダーゼによって分解される。テイ・サックス病はヘキソサミニダーゼが先天的に欠損しているため生後６か月までは正常に発育するが、その後神経線維のガングリオシドの合成が止まらないため増大して精神身体能力の低下が起こる。治療法はなかったが、最近遺伝子組み換えによるヘキソサミニダーゼの動物実験が成功して人への応用が期待されている。

☆国家試験問題：神経線維には髄鞘のあるものとないものがあるが、髄鞘の働きはどれか。

1，活動電位の発生頻度を増やす　2，活動電位のピークを高くする　3，活動電位の伝導速度を速くする　4，活動電位が周囲の神経線維に伝わるのを防ぐ

（正解3。）

（　　　　　　　　　　　　　　）

アラキドン酸から生じる炭素数20（＝エイコサ）個の様々な生理活性物質をエイコサノイドという。臨床的に重要なことは代謝そのものよりも阻害剤が存在するということ。

まず細胞膜のリン脂質に（　　　　　　　　　　　　　　　　）が作用して不飽和脂肪酸のアラキドン酸(20：4)が切り離される。この反応はステロイドホルモン（抗炎症薬として利用）により阻害される。

次にアラキドン酸は（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）（　　　　　　）により次のような物質ができる。この反応はアスピリンやロキソニンなどの解熱鎮痛薬（COX阻害薬）によって阻害される。

（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）（プロスタの意味は前立腺）(C19H31O3COOH) 男性の前立腺分泌液に子宮を収縮させる作用があることから研究された。子宮収縮作用、血管拡張による痛みや発熱の原因になる。

プロスタサイクリン（C19H31O3COOH）抗血小板作用、血管拡張による痛み、発熱

（　　　　　　　　　　　　　　）（トロンボの意味は血栓）(C19H31O3COOH) 血小板凝集（血栓を作る）作用、気管支収縮作用。

一方（　　　　　　　　　　　　　　　　）により次の物質になる。

（　　　　　　　　　　　　　　）（ロイコの意味は白血球）：白血球を誘導して免疫活性化作用、気管支収縮作用もある。

☆確認問題：虫歯の痛みに対してロキソニン錠を内服すると痛みが改善するのはなぜか。

（解答）痛みには針などを刺した時の一次痛と炎症などにより痛み物資（プロスタグランジン）が出て感じる二次痛があり、虫歯は二次痛なのでロキソニンがサイクロオキシゲナーゼを阻害して痛み物質のプロスタグランジンの発生を抑えるため痛みが改善する。

☆歯科医師国家試験問題：細胞膜由来の起炎性物質はどれか。

1，ヒスタミン2，カリクレイン3，ブラジキニン4，ロイコトリエン5，プロスタグランジン

（答え4，5。）

☆国家試験問題：抗血小板作用と抗炎症作用があるのはどれか。

1，ヘパリン2，アルブミン3，アスピリン4，ワルファリン

（3のアスピリンはシクロオキシゲナーゼを阻害して血小板凝集と炎症を起こすプロスタグランジンの産生を抑制する。ヘパリンとワルファリンは抗凝固剤だが、抗炎症作用はない。アルブミンは血清タンパク質。）

 

血中リポタンパク質

脂質は水に溶けないので、血液中を運搬される時は親水性を高めるためにタンパク質と結合する。脂肪酸は単独の場合はアルブミンと結合して運ばれる。中性脂肪やコレステロールと結合している時は（　　　　　　　　　　　　　　）粒子を形成する。リポタンパク質は外側にリン脂質の親水性部分を向けているので水に溶け込むことができる。

密度によってキロミクロン(0.95g/mL)、超低密度リポタンパク質（VLDL,0.95~1.006g/mL）、中間密度リポタンパク（(IDL,1.006~1.019g/mL)、低密度リポタンパク質（LDL,1.019~1.063g/mL）、高密度リポタンパク質（HDL,1.063~1.210g/mL）に分類される。リポタンパク質のタンパク質部分をアポタンパク質という。

（　　　　　　　　　　　　）：食物に由来する中性脂肪を小腸からリンパ管、血液を介して運ぶ。アポタンパク質B,C,Eを持つ。

（　　　　　　　　）：肝臓で作られた内因性の中性脂肪、コレステロールを末梢に運ぶ。始めに肝臓で合成された時にはアポ蛋白Bだけを持つ。血液中に出た後にHDLからアポタンパク質C,Eをもらう。

（IDL：VLDL中の中性脂肪がアポタンパク質Cに刺激された血管内皮細胞のリポ蛋白リパーゼにより分解されて中間密度リポタンパク質IDLに変わってアポタンパク質はB,Eだけになる。）

（　　　　　　）：IDLの中性脂肪がアポタンパク質Eを介して肝臓のリパーゼによりさらに分解されてコレステロールの割合が高くなってLDLに変わる。アポタンパク質はBだけになる。LDLは末梢細胞のLDL受容体から取り込まれて細胞膜や胆汁酸やステロイドホルモンの原料になる。多すぎると動脈硬化の原因になる。

（　　　　　　）：アポ蛋白A,C,Eを持つ。アポタンパク質AはHDLの主要なタンパク質で末梢の過剰なコレステロールを抜き取る酵素（LCAT）を活性化する作用がある。アポタンパク質Cはリポ蛋白リパーゼを活性化する作用がある。アポタンパク質Eはリポタンパク質の細胞表面受容体に対する認識因子として働く。LDL受容体に先回りしてLDLが細胞に取り込まれるのを抑える働きと末梢の過剰なコレステロールを抜き取る働きがある。運動や少量のアルコール摂取で増加する。

LDLには「悪玉」、HDLには「善玉」のようなニックネームがついているが、中に含まれているコレステロールや中性脂肪には違いはない。リポタンパク質の役割が正反対で、末梢から肝臓に運ぶHDLはたくさんあったほうが健康にいいので善玉、肝臓から末梢に運ぶLDLは少ない方がいいので悪玉と呼ばれている。

食後は血中の中性脂肪がキロミクロンとしても存在するので脂質異常症の採血は空腹時に採血することが大事。

☆国家試験問題：食事由来のトリグリセリドを運搬するのはどれか。

1，HDL　2，LDL　3，VLDL　4，キロミクロン

（答え4）

類題(1)：肝臓で作られたトリグリセリドを脂肪組織に貯蔵してLDLに変わるのは？（解答）VLDL

類題(2)：コレステロールを組織に運ぶのは？（解答）LDL

類題(3)：組織のコレステロールを肝臓に運ぶのは？（解答）HDL

脂質異常症

健康診断で指摘される異常で一番多い。以前は血液中の悪玉(LDL)コレステロール値や中性脂肪が高い状態を（　　　　　　　　）と呼んでいたが、今は善玉(HDL)コレステロール値が低い状態も含めて（　　　　　　　　　　）と呼んでいる。

動脈硬化性疾患予防のための脂質異常症診断基準では

LDL140mg/dL以上

HDL40mg/dL未満

中性脂肪空腹時150mg/dL以上、随時200 mg/dL以上

non-HDL（総コレステロールからHDLを引いたもの）160mg/dL以上

を脂質異常症という。

☆国家試験問題：低値によって脂質異常症と診断される検査項目はどれか。

1，トリグリセリド2，総コレステロール3，低比重リポ蛋白コレステロール（LDL-C）4，高比重リポ蛋白コレステロール（HDL-C）

（正解4。）

脂質異常症があると、血管の壁に余分な脂質が沈着し、プラークと呼ばれる塊ができて硬くなる。この動脈硬化が進行すると血管の内側が狭くなってつまりやすくなり脳梗塞や心筋梗塞を引き起こす。

脂肪細胞と生活習慣病

脂肪組織から分泌される（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）。アディポは脂肪、サイトカインは生理活性物質の意味。

血中濃度は一般的なホルモンに比べてけた違いに多く㎍/mL。（ペプチドホルモンはng/mL、ステロイドホルモンはpg/mL）

善玉と悪玉がある。

善玉のアディポネクチンは脂肪酸の燃焼、細胞内の脂肪酸を減少させてインスリン感受性を亢進、動脈硬化抑制。内臓脂肪量が少ないほど多くなる。

逆に遊離脂肪酸やTNF-αは悪玉で内臓脂肪が多いほど分泌が増してインスリン作用を妨害して高血糖を起こす。

（余談）コロナウィルス感染症で肥満が重症化リスクの一つである理由。ウイルス感染により脂肪組織から大量のサイトカインが放出されてサイトカインストームが起きやすくなる。

☆国家試験問題：脂質異常症の成人患者に対する食事指導の内容で正しいのはどれか。

1， 不飽和脂肪酸の摂りすぎに注意する。2，コレステロール摂取量は１日600ｍｇ未満とする。3，高トリグリセリド血症では、アルコールを制限する。4，高LDLコレステロール血症では、トランス脂肪酸の摂取を促す。

（正解3。）

肥満症

「肥満」とは摂取エネルギーが消費エネルギーを上回ることにより脂肪組織に中性脂肪が過剰に蓄積した状態である。

（1）BMI＝体重kg÷身長m÷身長m。22が標準体重で最も病気になりにくいと言われる。18.5未満を低体重、25以上を肥満と定義する。BMI25以上でも皮下脂肪型（ぽっちゃり型）は寒さに強いなど健康な場合が多いが内臓脂肪型（ずんぐり型）は代謝異常、動脈硬化などよくないことが多い。

☆国家試験問題：身長160cm、体重64kgである成人のBMIを求めよ。

64÷1.6÷1.6＝25、答え25

☆国家試験問題：身長170cm、体重70kgである成人の体格指数（BMI）を求めよ。ただし、小数点以下の数値が得られた場合には、小数点以下第一位を四捨五入すること。

70÷1.7÷1.7＝24.2214…答え24

（2）肥満度＝（実測体重－標準体重）÷標準体重×100。20％以上は軽度肥満。30％以上は中等度肥満。50％以上は高度肥満。

☆国家試験問題：A君（１１歳）は、身長145㎝、体重50㎏である。身長145㎝の11歳男児の標準体重は38㎏とする。A君の肥満度を求めよ。ただし、小数点以下の数値が得られた場合には、小数点以下を四捨五入すること。

（50−38）÷38×100＝31.5…、答え32

（２）  腹囲：へその高さで測る。男性85cm以上、女性90cm以上はメタボ。

☆国家試験問題：メタボリックシンドロームの診断基準において男性の腹囲（ウェスト周囲径）で正しいのはどれか。

1，80m以上　2，85cm以上　3，90cm以上　4，95cm以上

第5回　アミノ酸とタンパク質

タンパク質とは何か

タンパク質は漢字で蛋白質と書いて卵の白身という意味。英語ではプロテインproteinでギリシャ語のプローテイオ「いちばんたいせつなもの」に由来している。水以外で生体に最も多く存在する物質。C,H,Oに加えてN( システィンとメチオニンだけはSも)から成る（　　　　　　　　）がペプチド結合でつながったポリマー。

☆国家試験問題：タンパク質で正しいのはどれか。

1，アミノ酸で構成される。2，唾液により分解される。3，摂取するとそのままの形で体内に吸収される。4，生体を構成する成分で最も多くの重量を占める。

（１〇。２の唾液中のアミラーゼで分解されるのはデンプンなどの糖質。３×アミノ酸に消化されてから小腸で吸収される。４×水が最も多い。）

タンパク質の消化と吸収

かみ砕かれた食物が胃に入ると胃酸（塩酸）の分泌を刺激する。胃内のpH2と強酸性のためタンパク質は変性して消化されやすくなる。胃の主細胞から不活性型のペプシノーゲンが分泌され、塩酸の働きで活性型の（　　　　　　　　）になる。最適pHは２である。（～ノーゲンは～の素という意味。）

☆国家試験問題：正常な胃液のpHは。

pH1~2　

☆国家試験問題：頻回の嘔吐で生じやすいのは。

　アルカローシス（頻回の嘔吐では胃液中の塩酸HCl→H++CL-が喪失するため体はアルカリ性に傾く。）

☆国家試験問題：胃底腺の主細胞の分泌物に由来するタンパク質分解酵素はどれか。

ペプシン

次に十二指腸に酸性の食物が入ってくると膵液の分泌が促進される。膵液中のアルカリ性の炭酸水素ナトリウムNaHCO3により中和されてさらに弱アルカリ性になる。膵液のタンパク質消化酵素はまず不活性型の前駆体のトリプシノーゲン、キモトリプシノーゲンとして分泌されてから活性型の（　　　　　　　　　　）、（　　　　　　　　　　　　　　）に変えられる。これらの酵素の最適pHは8である。

☆国家試験問題：膵液について正しいのはどれか。

弱アルカリ性である。

最終的に小腸粘膜の（　　　　　　　　　　　　）によってアミノ酸に分解されて毛細血管に吸収される。グルコースと同様に上腸間膜静脈から門脈を通って肝臓に至る。

☆国家試験問題：栄養素と消化酵素の組合せで正しいのは。

タンパク質―――――トリプシン

（ここで質問）タンパク質分解酵素はなぜ不活性型の前駆体で分泌されるのか？

（答え）人の細胞の成分は水に次いでタンパク質が多いのでタンパク質消化酵素は自分の細胞、組織を消化する恐れがあるため、不活性型の前駆体（実際に働く一歩手前の状態）としてつくられ貯蔵されている。自分で自分を消化しないよう安全装置を備えていると考えられる。細胞から分泌された後、酸や塩基の作用を受けて活性型に変化する。急性膵炎では膵臓の中で消化酵素が活性化されて発症する。細胞が破壊され、漏れ出た酵素が周囲の細胞を破壊し、さらにその酵素を活性化するために病巣が広がる。治療は絶食と酵素阻害剤の注射である。

（もう一つ質問）糖尿病の治療に使うインスリンは注射で投与しないと効果がない。なぜインスリンの飲み薬はないのか？

（答え）インスリンは51個のアミノ酸から成るペプチドホルモンである。口から投与するとアミノ酸に消化されてしまう。

アミノ酸

1つの分子の中にアミノ基-NH2とカルボキシ基- COOHをもっている化合物を（　　　　　　　　）という。-COOHから1番目の炭素をα炭素という。α炭素に-NH2があるアミノ酸をα-アミノ酸という。各アミノ酸は独自の側鎖（R）を有する。

アミノ基は、酸と塩基の両方の性質をもつ両性電解質である。すなわち酸の溶液中では-NH2にH+が結合した-NH3+になり、アルカリ溶液中では、-COOHからH+がとれた-COO-になっている。

タンパク質を構成するアミノ酸の同定は1900年代初頭動物栄養の研究から始まり一つ一つ同定されていき、1935年に最後の20番目のトレオニンが発見された。標準アミノ酸20種の三文字または一文字表記は生化学で広く用いられる。

必須アミノ酸

人体では合成できず食物として摂取することが必要なアミノ酸

分枝鎖アミノ酸Branched Chain Amino Acid（BCAA）：筋肉の主成分。人体では枝分かれ部分の合成ができないので外から取り入れないといけない必須アミノ酸である。

（　　　　　　）(Val/V)

（　　　　　　　　）(Leu/L)

（　　　　　　　　　　　　）(Ile/I)

その他の脂肪族アミノ酸

（　　　　　　　　　　）(Thr/T)：アラニンに-OHと-CH3が付いた形。

（　　　　　　　　　　）(Met/M)：アラニンに-S-CH3が付いた形。他の化合物に-CH3を渡しやすい。

芳香族アミノ酸

（　　　　　　　　　　　　　　）(Phe/F)：アラニンにベンゼン環が付いた形。

（　　　　　　　　　　　　　）(Trp/W)：アラニンにインドール環が付いた形。補酵素NADの原料。

塩基性アミノ酸

（　　　　　　）(Lys/K)： -NH2が付く。ケトン体の原料になる。

（　　　　　　　　　　）(His/H)：必須アミノ酸。トリプトファンと並んで複雑な形。

 

「非必須」アミノ酸

体内で合成できるアミノ酸。主にグルコースが原料となる。

（　　　　　　　　）(Gly/G)：RはHのみで最も単純な構造。3-ホスホグリセリン酸から合成される。

（　　　　　　　　）(Ala/A)：RはCH3。ピルビン酸から合成される。この構造が他のアミノ酸の基本となるので構造式覚える。

（　　　　　　）(Ser/S)：アラニンに-OHが付くと親水性を帯びて綿や絹のように吸水性が良くなる。3-ホスホグリセリン酸から合成される。

（　　　　　　　　　）(Cys/C)：アラニンに-SHが付いた形。3-ホスホグリセリン酸から合成される。-S-S-結合を作って２つ合わさるとシスチンという。毛や爪に多い。メチオニンから合成される。

（　　　　　　　　　　　　）(Asn/N)：アラニンに-CONH2（アミド基）が付いた形。アスパラガスから分離されたためこの名がる。アスパラギン酸から合成される。

（　　　　　　　　　　）(Gln/Q)：アラニンに-CH２-CONH2が付いた形。小麦から分離されたためこの名がある。グルタミン酸から合成される。

イミノ酸

（　　　　　　　　）(Pro/P)：これだけはアミノ基-NH2でなくイミノ基＝NHを持つので厳密にはイミノ酸という。側鎖が自身の窒素原子に結合している。そのためタンパク質分子はプロリンのところで曲がる。たとえばミオグロビンには４つのプロリンがあるが、それらはどれも曲がり角にある。グルタミン酸から合成される。

芳香族アミノ酸

（　　　　　　　　）(Tyr/Y)：さらにOHが付いた形。カテコールアミンの材料。フェニルアラニンから合成される。

酸性アミノ酸

（　　　　　　　　　　　　　　）(Asp/D)：アラニンに-COOHが付いた形。オキサロ酢酸から合成される。

（　　　　　　　　　　　　）(Glu/E)：アラニンに-CH２-COOHが付いた形。2-オキソグルタル酸から合成される。味の素の主成分。（余談）1908年池田菊苗博士は昆布40kgから約30gのL-グルタミン酸（旨味成分）を熱水抽出し、「味の素」として商品化した。

塩基性アミノ酸

（　　　　　　　　　　）(Arg/R)：成長期に不足しやすいので小児では必須アミノ酸。グルタミン酸から合成される。

 

ピルビン酸→アラニン、GPT（グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ）による。

オキサロ酢酸→アスパラギン酸→アスパラギン、GOT（グルタミン酸オキサロ酢酸トランスフェラーゼ）による。

3-ホスホグリセリン酸→セリン、グリシン、システィン

2-オキソグルタル酸→グルタミン酸→グルタミン、プロリン、アルギニン

メチオニン→システィン、

フェニルアラニン→チロシン、

 

アミノ酸の分解

(1)アミノ酸からアミノ基がはずされて2-オキソ酸（COOHから数えて2番目の炭素にオキソ酸=Oが付くもの）＝α-ケト酸（ケトン基C=Oがα炭素にあるもの）になる。アミノ基転移反応という。この反応は（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）＝（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）により行なわれる。（ビタミンB6がアミノ基を運ぶ補酵素。）

アミノトランスフェラーゼの代表的なもの

ASTアスパラギン酸アミノ基転移酵素（＝ GOTグルタミン酸オキサロ酢酸トランスフェラーゼ）心臓、肝臓などに広く分布。

ALTアラニンアミノ基転移酵素（ =GPTグルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ）おもに肝臓に分布

(2)このアミノ基を2-オキソグルタル酸（α-ケトグルタル酸）が受け取ってグルタミン酸になる。つまりアミノ基はすべていったんグルタミン酸として集められる。

(3)このグルタミン酸にグルタミン酸脱水素酵素が働いてアンモニアNH3が生じる。

(4)NH3は肝臓の（　　　　　　　　）に入って尿素に変えられ尿中に排泄される。

尿素回路

尿素回路は大部分がミトコンドリア、一部が細胞質にある。

アンモニアはまずミトコンドリアに入りカルバモイルリン酸になる。

NH3+CO2+ATP→H２N-COO-PO32-

カルバモイルリン酸+オルニチン→シトルリン

シトルリンは細胞質に出てアスパラギン酸と一緒になって→アルギニノコハク酸となり

アルギニノコハク酸は→アルギニンとフマル酸に分かれる。

アルギニンは尿素を放出して→オルニチンに戻りミトコンドリアに入る。

尿素は腎臓から尿中に排泄される。尿素の構造覚える。

尿素回路の各段階のどの酵素が欠損しても高アンモニア血症を起こす。

高アンモニア血症Ⅰ：尿素回路の入り口でアンモニアがカルバモイルリン酸にならないので血中アンモニアが上昇する。

肝臓の機能が低下（肝硬変や肝癌末期）するとアンモニアの処理ができないので血中のアンモニアが増加して（　　　　　　　　　　　　　　　　）となる。アンモニアは中枢神経毒性があり意識低下（完成昏睡）、けいれんなどが起こる。

腎臓の機能が低下すると排泄できないので血液中の（　　　　　　）＝（　　　　　　　　　　　　）が上昇する。

尿漏れなどで衣服に付いた尿が匂うのは尿素がアンモニアに再び分解されるから。膀胱炎などで尿素分解酵素（ウレアーゼ）を持つ細菌の感染では排尿直後からアンモニア臭がする。

☆国家試験問題：生体内でタンパク質が分解され、アミノ酸の代謝が進んで生じたアンモニアは肝臓で（　　　）に変換される。（　　　）に入るのはどれか。

1， 尿酸　2，尿素　3，亜硝酸　4，一酸化窒素

（正解2。1は核酸の成分のプリン体の代謝産物、3は一部の細菌が合成できる、4はアルギニンから合成されて血管を拡張させる。）

☆国家試験問題：肝性脳症の直接的原因はどれか。

1，尿酸　2，アンモニア　3，グルコース　4，ビリルビン

（正解2。）

☆歯科医師国家試験問題：肝臓で合成されるのはどれか。

1，尿素　2，葉酸　3，レニン　4、トリプシン　5、クレアチニン

（答え1。2はビタミンで食事から取る。3は腎臓。4は膵臓。5は筋肉。））

☆臨床検査技師国家試験問題：１モルの尿素からウレアーゼによって生成されるアンモニアのモル数はどれか。

1，1/2モル　2，1モル　3，2モル　4，3モル　5，4モル

（正解3。尿素の構造式を見ればわかる。）

炭素骨格の運命

アミノ酸が分解されてピルビン酸、2-オキソグルタル酸、スクシニルCoA、フマル酸、オキサロ酢酸のいずれかからグルコースになる場合（　　　　　　　　　　　　　　）とアセチルCoA、アセト酢酸からケトン体に変化する場合（　　　　　　　　　　　　　　）とがある。

グリシン→セリン→ピルビン酸→グルコース

アラニン→ピルビン酸→グルコース

バリン→→→→→スクシニルCoA→グルコース

ロイシン→→→→→→→アセチルCoA+アセト酢酸→ケトン体

イソロイシン→→→→→アセチルCoA→ケトン体またはスクシニルCoA→グルコース

トレオニン→→スクシニルCoA→グルコース

システィン→ピルビン酸→グルコース

メチオニン→SAM（S－アデノシルメチオニン）→→→→→→スクシニルCoA→グルコース

アスパラギン→アスパラギン酸→オキサロ酢酸→グルコース

グルタミン→グルタミン酸→2-オキソグルタル酸→グルコース

フェニルアラニン→チロシン→アセト酢酸→ケトン体またはフマル酸→グルコース

トリプトファン→　→　→ピルビン酸→グルコースまたはアセト酢酸→ケトン体

プロリン→→→グルタミン酸→オキソグルタル酸→グルコース

リシン→→→→→アセチルCoA+アセト酢酸→ケトン体

アルギニン→オルニチン→→グルタミン酸→2-オキソグルタル酸→グルコース

ヒスチジン→→→→グルタミン酸→2-オキソグルタル酸→グルコース

アミノ酸代謝異常

フェニルケトン尿症

フェニルアラニンはフェニルアラニン水酸化酵素によりチロシンになるが、この酵素が欠損するとフェニルアラニンが蓄積して

フェニルピルビン酸（フェニルケトン）、フェニル酢酸、フェニル乳酸を生じる。

放置するとチロシンからのメラニンが合成されないため肌が白く、甲状腺ホルモンやカテコールアミンの不足による知能障害が起こる。新生児マススクリーニングで早期発見して低フェニルアラニン食（雪印メグミルクのフェニルアラニン除去ミルク）で育てるとほとんど正常に育つ。

メープルシロップ尿症（楓糖尿症）：分枝アミノ酸（ロイシン、イソロイシン、バリン）が脱アミノした後のα―ケト酸脱水素酵素の欠損によりロイシン、イソロイシン、バリン、α―ケト酸が蓄積する。α―ケト酸が汗、尿に出てメープルシロップの臭いがする。精神遅滞を起こすので分枝アミノ酸抜きの人工乳（国内では雪印メグミルクのみ製造）で育てる。

ホモシスチン尿症：メチオニンからスクシニルCoAに至る途中のホモシスティンがシスティンに変換されず、血中メチオニン、ホモシスチンが上昇して精神遅滞、高身長を起こす。治療はメチオニン除去ミルク（雪印メグ、明治乳業）で育てる。

先天性白皮症：チロシナーゼ欠損でチロシンが分解されてメラニンにならないので皮膚、髪の毛が白くなる。

 

アミノ酸のその他の使われ方

アミノ酸からいろいろなものがつくられる。

（1）核酸塩基の合成（次回の講義）

（2）赤血球中のヘモグロビンの材料（後で）

（3）アミノ酸から-COOHが取れてアミンになる。

ヒスチジンから-COOHが取れるとヒスタミン。ヒスタミンはアレルギー反応や胃酸分泌促進を起こす。だから花粉症の薬や胃潰瘍の薬は抗ヒスタミン剤。

☆歯科医師国家試験問題：アミノ酸から合成されるのはどれか。

1，ヒスタミン　2，アルドステロン　3、ロイコトリエン　4、血小板活性化因子　5、プロスタグランジン

（答え1。他は脂質から。）

チロシンから-COOHが取れるとドパミン→アドレナリンになる。ドパミンが欠乏するとパーキンソン病になる。ドパミンの過剰になると統合失調症の幻覚や妄想の原因となる。カテコールにアミノ基が付いたものをカテコールアミンという。

トリプトファンから-COOHが取れるとセロトニン（腸と脳の神経伝達物質）になる。うつ病ではセロトニンとノルアドレナリンの活性が低下している。

グルタミン酸から-COOHが取れてγ－アミノ酪酸（GABA）になると抑制性に働く。入眠剤はGABA受容体作動薬が多い。

☆国家試験問題：神経伝達物質と精神疾患の組合せで最も関連が強いのはどれか。

1，ドパミン―――――脳血管性認知症　2，セロトニン―――――うつ病　3，ヒスタミン―――――アルツハイマー病　4，アセチルコリン―――――統合失調症

（1，    ドパミンは少ないとパーキンソン病、過剰だと統合失調症。2が正解。3，アルツハイマー病ではアセチルコリンが低下している。）

☆国家試験問題：統合失調症の幻覚や妄想に最も関係する神経伝達物質はどれか。

1，ドパミン　2，セロトニン　3，アセチルコリン　4，ノルアドレナリン

（正解1。）

☆国家試験問題：神経伝達物質でカテコールアミンはどれか。

1，ドパミン　2，セロトニン　3，γ－アミノ酪酸　4，アセチルコリン

（正解1。）

（4）ホルモン、補酵素の原料

チロシンにヨウ素が結合したものがチロキシン（甲状腺ホルモン）、メラニン（皮膚色素）もチロシンからつくられる。

☆国家試験問題：Aさん（54歳、女性）は甲状腺機能亢進症と診断され、放射線ヨウ素内服治療を受けることとなった。看護師の説明で正しいのはどれか。

1，直前1週間は海藻類を摂取しないでください。2，治療中は体を固定します。3，治療後の副作用に脱毛があります。4，治療後1週間は生野菜を摂取しないでください。

（正解1。昆布、ワカメ、海苔などの海藻類にはヨウ素Iを多く含むので放射線ヨウ素と競合してしまう。）

トリプトファン→ニコチン酸→補酵素のNADやNADPの材料になる。

 

タンパク質

アミノ酸は鎖状につながってポリマーをつくる。アミノ酸が結合したものを（　　　　　　　　）という。水分子がとれて結合して生じるCO-NH結合（アミド結合）をアミノ酸の結合の場合は特にペプチド結合という。アミノ酸2個から（　　　　　　　　　　）、アミノ酸3個からトリペプチド、アミノ酸10個以下から（　　　　　　　　　　　　　　）、アミノ酸多数から（　　　　　　　　　　　　）、アミノ酸50個以上からタンパク質ができる。長くなるほど分子内で相互作用をして複雑な構造になる。

タンパク質合成

（　　　　）でDNAの情報がRNAに転写されて

　↓

核膜孔から（　　　　　　　　　）に出てそこに（　　　　　　　）が結合してそ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。

粗面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ている。

↓

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（　　　　　　　　　　　）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（　　　　　　　　　　　　）という。

細胞外に物質を放出することを（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）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。）

 

タンパク質の構造を赤血球中にある酸素を運ぶ役割をもつヘモグロビンを例にして考える。ヘモグロビンはその構造が最もよく調べられたタンパク質である。

（　　　　　　　　）：アミノ酸の種類と配列順序のこと。ヘモグロビンは574個のアミノ酸からできている。

（　　　　　　　　）：ペプチド結合どうしの水素結合-N-H…O=C-によって生じるらせん（αヘリックス）やジグザグ（βシート）の部分的な立体構造のこと。

（　　　　　　　　）：側鎖どうしのS-S結合や疎水基どうしの疎水結合により二次結合が折りたたまれてできる全体的な立体構造のこと。特にプロリンだけは水素結合に必要な-N-Hが欠落してαらせんが形成されないので、その部分でポリペプチド鎖が折れ曲がりやすい。

（　　　　　　　　）：ポリペプチド（サブユニット）が複数結合して生じた構造のこと。

単に集まっただけではなくて微妙な効果をもたらす。たとえばヘモグロビンはα鎖2本とβ鎖2本から成っていてそれぞれに1分子ずつヘムが結合しており、このヘムの鉄原子と酸素が結合する。１つのヘムと酸素が結合すると他のグロビンの立体構造が変化して2つめのヘムはより酸素と結合しやすくなる。2つめのヘムと酸素が結合すると3つめはさらに酸素と結合しやすくなる。こうして多くの酸素を運んで組織で一気に酸素を供給できる。

ヘムの生合成とビリルビンの代謝

（　　　　　　　　　　　　　）は赤血球中に含まれていて酸素を運ぶ役割を持つ。

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。細胞核は通常は１つの細胞に１つあるが、赤血球では核がない。

☆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。1,2,4は白血球）

「抹消血中のヘモグロビン濃度が基準値以下に低下した状態」を貧血という。(WHOの定義)

☆国家試験問題：末梢血液中の「　」が低下した状態を貧血という。「　」に入るのはどれか。

1，血漿量　2，血小板数　3，アルブミン濃度　4，ヘモグロビン濃度

（正解４。）

☆国家試験問題：貧血を診断する際の指標となる血液検査項目はどれか。

1，アルブミン　2，ヘモグロビン　3，フィブリノゲン　4，プロトロンビン時間

（正解2。１はタンパク質、3，4は血液凝固の検査。）

☆国家試験問題：貧血の診断に用いられるのはどれか。

1，血糖値　2，尿酸値　3，C反応性蛋白値　4，ヘモグロビン濃度

（正解4。3は炎症の程度を表す。）

☆国家試験問題：貧血の定義で正しいのはどれか。

1，血圧が低下すること

2，脈拍が速くなること

3，立ち上がると失神を起こすこと

4，血色素量（ヘモグロビン濃度）が減少していること

（正解４。世間一般に1,2,3を間違って貧血と呼ぶことがあるが間違いである。）

静脈血中のヘモグロビンは酸素が少ないので暗い紫色だが、動脈血中のヘモグロビンは酸素が付くと明るい赤色になる。

☆国家試験問題：チアノーゼとは（　　　）の絶対量が増加して皮膚や粘膜が紫から青紫色を示す状態のことをいう。

1，ビリルビン　2，ヘモグロビン　3，ヘモグロビンA1C　4，脱酸素化ヘモグロビン（還元ヘモグロビン）

（正解４。）

ヘモグロビンの合成

骨髄と肝臓で合成される。

グリシン+スクシニルCoA

→5-アミノレブリン酸

→4分子縮合してポルフィリンがつくられる

→ポルフィリンの中央に2価の鉄が加わって（　　　　）になる

→骨髄ではヘムにグロビンが加わってヘモグロビンになる。

肝臓では薬物代謝酵素のシトクロムP450に利用される。

ヘモグロビンの分解

脾臓でヘモグロビンが分解されると（　　　　　　　　　　）になる。赤血球の寿命は120日。脾臓や肝臓で破壊される。ヘムの鉄は造血に再利用され、残りのポルフィリン部分は黄緑色の（　　　　　　　　　　　　　　）になる。細胞傷害性があり水に溶けにくいのでアルブミンに結合し、肝細胞に取り込まれて滑面小胞体にあるグルクロニルトランスフェラーゼによってグルクロン酸と結合してオレンジ色の（　　　　　　　　　　　　　　）になる。（グルコースの6番目のCが酸化されて- COOHになったものをグルクロン酸という。）

　　　　　グルコース　グルクロン酸

         CHO        CHO

       HCOH       HCOH

       HOCH      HOCH

         HCOH      HCOH

         HCOH      HCOH

           CH2OH     COOH

直接ビリルビンは水に溶けるのですぐに測れるので「直接」という。（間接ビリルビンは水に溶けないので可溶化してから測定しなければならないひと手間かかるので「間接」という。）一部は血中に入るが大部分は胆汁中に排泄されて脂質の消化に加わり一部は小腸で再吸収されて肝臓にもどり（腸肝循環）一部は尿中（ウロビリノーゲン）便中（ステルコビリン）に排泄される。尿や便の色はこのビリルビンによる。

　血液中の（　　　　　　　）が高くなって皮膚や白眼の部分が黄色くなることを黄疸という。

黄疸が起きるのは

(1)赤血球の破壊が亢進して間接ビリルビンが増えている時

(2)肝臓の機能が下がってグルクロン酸抱合ができなくて間接ビリルビンが増えている時

(3)結石やがんで胆管が閉塞して直接ビリルビンが排泄されなくて直接ビリルビンが増えている時

(4)新生児で胎児型のヘモグロビンＦが破壊されたりビリルビン代謝が未熟な時。生後3～5日目をピークにして新生児黄疸が起きるが普通は自然に治まっていく。

☆国家試験問題：血液中のビリルビンの由来はどれか。

1， 核酸　2，メラニン　3，アルブミン　4，グリコゲン　5，ヘモグロビン

（正解5。）

☆国家試験問題：血中濃度が上昇すると黄疸となるのはどれか。

1，グルコース　2，ビリルビン　3，クレアチニン　4，総コレステロール

（正解2。）

☆国家試験問題：黄疸で黄染を確認しやすい部位はどれか。

1，歯　2，毛髪　3，爪床　4，眼球結膜

（「白い巨塔」で財前五郎は鏡に映る自分の眼球結膜の黄染で自分の病気を悟った。答え４。）

☆国家試験問題：生後3日。Aちゃんは母乳をよく飲み、体重3050g、体温測定37.2℃、呼吸数34/分、心拍数136/分である。昨日は排尿6回、排便4回であった。Aちゃんの母親はAちゃんの顔の黄染を心配している。Aちゃんの血液検査データは血清総ビリルビン13mg/dLである。Aちゃんの母親への説明で適切なのはどれか。

1，生理的な黄疸です　2，早発性の黄疸です　3，光線療法を受けると思います　4，頭のこぶで黄疸が強くなります

（総ビリルビン（正常値0.2~1.2mg/dL）は上昇しているが、全身状態は安定しているので正解は１。新生児黄疸について詳しくは小児看護学などで学びます。）

☆国家試験問題： Aちゃん（生後24日、女児）は両親と３人暮らし。母親がAちゃんの便の色が気になったため受診した。Aちゃんは在胎39週、出生体重3100 g、出生時に異常はない。現在、混合栄養で体重は3700g、体温測定37.2℃、呼吸数36/分、心拍数108/分、血圧78/44mmHg。眼球結膜に黄染を認める。Aちゃんの血液検査データは血清総ビリルビン11.3mg/dL、直接ビリルビン9.5 mg/dLである。腹部超音波検査で胆道閉鎖症の疑いがあり入院した。Aちゃんの便の色として考えられるのはどれか。

1，褐色便　2，灰白色便　3，タール便　4，いちごゼリー様便

（胆道閉鎖症ではビリルビンが腸に排泄されないので便の色が付かないので正解は2。1は正常便、３は消化管出血、4は腸重積症などでみられる。）

糖尿病の検査に用いられるヘモグロビンA1c

糖尿病で高血糖状態が続くと糖がヘモグロビンに結合して（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）＝（　　　　　　　　　）になる。これを測定することによって最近1～2か月の血糖値を推定できる。赤血球の寿命はおよそ120日（4か月）で、赤血球中のヘモグロビンには血糖値に比例してグルコースが結合したヘモグロビンであるHbA1cが生じることになる。血液中のHbA1c値は赤血球の寿命（120日）の約半分に当たる期間、つまり採血日から1～2か月前までの血糖の状態を推測する指標として使用されている。

☆国家試験問題：ヘモグロビンA1cについて正しいのはどれか。2つ選べ。

2，赤血球の寿命によって測定値は変動する。5，ヘモグロビンにブドウ糖が結合した糖化タンパク質のことである。

 

タンパク質の性質

一般にタンパク質は60℃以上の高温では立体構造が壊れてしまって再び冷やしても元に戻らなくなる（ゆで卵がよい例）。これをタンパク質の（　　　　）という。

タンパク質の種類

酵素：アミラーゼ、ペプシン、リパーゼ

構造タンパク質：皮膚や軟骨のコラーゲン、靱帯のエラスチン。皮膚や爪のケラチン、DNAと結合するヒストン、絹糸の中のフィブロイン

細胞骨格タンパク質：筋肉のアクチン、ミオシン、細胞分裂のときのチューブリン

収縮性タンパク質　

接着タンパク質

防御タンパク質：抗体（免疫グロブリン）、抗ウイルス作用のインターフェロン、血液凝固因子のフィブリノゲン、トロンビン

調節タンパク質：ペプチドホルモン（インスリン、グルカゴン）

受容体・チャネル

輸送タンパク質：脂質を運ぶアルブミンやリポタンパク質、鉄を運ぶトランスフェリン、銅を運ぶセルロプラスミン、O2やCO2を運ぶヘモグロビン

貯蔵タンパク質：肝臓中の鉄と結合するフェリチン、筋肉中の酸素と結合するミオグロビン（クジラはこれが発達しているので長時間水中にいられる。）

 

第6回　核酸とヌクレオチド代謝

核酸とは何か

細胞核から見つかった酸性の物質ということで核酸と名付けられた。核酸には（　　　　　　）と（　　　　　　）がある。

核酸はヌクレオチド（モノマー）が多数鎖状につながってできたポリマーである。

ヌクレオチドは塩基、糖、リン酸からなる。ヌクレオチドどうしはリン酸と糖の間で結合する。

DNAを構成するヌクレオチドは糖がデオキシリボースであり、塩基はアデニン(A)、チミン(T)、グアニン(G)、シトシン(C)である。糖の部分の炭素の番号は塩基における炭素原子の番号と区別するため、 ‘（ダッシュまたはプライムと読む）を付ける。塩基が付いている炭素C1を1’とする。C2（2’）に付く-OHが-Hになった糖がデオキシリボース。-Hは-OHより安定している。塩基にはプリン塩基（六角形と五角形）とピリミジン塩基（六角形）がある。注：核酸のプリンはpurineで、お菓子のプリンはpuddingで無関係。ウラシルにメチル基がつくとチミンになる。A（アデニン）にはU（ウラシル）またはT（チミン）、G（グアニン）にはC（シトシン）が水素結合する。

RNA を構成するヌクレオチドは糖がリボースであり、塩基はアデニン(A)、ウラシル(U)、グアニン(G)、シトシン(C)である。ウラシル(U)はT（チミン）の-CH3が-Hに変わったものである。RNAは不安定で変異しやすい（たとえばコロナウィルスやインフルエンザウイルスはRNAウィルスで変異しやすい。）が、DNAはRNAの進化形であり安定しているので遺伝情報を伝えるのに適している。

なぜDNAではウラシルでなくチミンなのか？

チミンはRNAに含まれるウラシルからかなりの手間をかけてメチル基が付加される。なぜ細胞は面倒なチミン合成を行うのか？その謎は「シトシンからアミノ基がとれてウラシルになりやすい」という性質がわかって解決した。これに対してメチル基は取れにくいので安定している。もしDNAの塩基がTでなくUだったらCの脱アミノで生じたUなのかそれとも元はCだったのか見分けられず、変異を誘発しやすい。メチル基が付いたチミンであることがDNAの安定性につながっている。

☆歯科医師国家試験問題：RNAに含まれない塩基はどれか。

1，アデニン　2、ウラシル　3、グアニン　4、シトシン　5、チミン

（答え5。）

（　　　　　　　　　　　　）

ヌクレオチドとその誘導体は遺伝以外の場面でいろいろな働きをしている。

(1)核酸（DNAとRNA）の成分

(2)アデノシン三リン酸（ATP）

糖+塩基を（　　　　　　　　　　　　）という。リボース+アデニンをアデノシンという。

ヌクレオシド+リン酸を（　　　　　　　　　　　　）という。アデノシンにリン酸が一つ付いたものを（　　　　　　）。二つ付いたものを（　　　　　　）。三つ付いたものを（　　　　　　）という。

(3)サイクリックヌクレオチド：cAMP、cGMP

5’のリン酸と3’の酸素が結合して環状構造（サイクリック）になっている。ホルモンや薬剤（第一伝達物質＝ファーストメッセンジャー）が細胞に作用するときの第二伝達物質＝セカンドメッセンジャーとして働く。

（余談）勃起不全治療剤のバイアグラの仕組み

陰茎海綿体の細胞は性的刺激により一酸化窒素NOを産生する。NOはファーストメッセンジャーとして細胞膜に付いてcGMPの産生を促進する。cGMPはセカンドメッセンジャーとして陰茎海綿体および陰茎動脈の平滑筋の弛緩を起こし、陰茎海綿体の充血と勃起がもたらされる。老化によりcGMPの産生量が低下して勃起の強さや持続時間が弱まる。バイアグラはcGMPを分解するホスホジエステラーゼ5（PDE5）の阻害薬でcGMPが分解されずに勃起状態が保たれる。

(4) 補酵素としてのヌクレオチド：ヌクレオチド+ビタミンB群の形になっている。

FAD（フラビン/アデニン/ジヌクレオチド）：ADP+リボフラビン

NAD（ニコチンアミド/アデニン/ジヌクレオチド）：ADP+ニコチンアミド

NADP（ニコチンアミド/アデニン/ジヌクレオチド/リン酸）：ADP+ニコチンアミド+リン酸

補酵素Ａ(CoA)：ATP+パントテン酸

DNAの構造

糖（デオキシリボース）の5’炭素にリン酸が付いてそれが次の糖の3’炭素につながる。デ（脱）+オキシ（酸素）でリボースの-OHの一つが-Hになっている。二本のDNA鎖が逆向きに（5’→3’と3’→5’）並んでいる。

CとGの間に三本の水素結合（…が水素結合）

－N－H…O＝C－

－N…H－N－、

－C=O…H－N－

AとTの間に二本の水素結合

－C＝O…H－N－

－N－H…Ｎ－、

1953年ワトソンとクリックはDNAのX線写真による分析や構成成分であるA（アデニン）とT（チミン）、G（グアニン）とC（シトシン）の数の割合がそれぞれ等しいことなどから、DNAの構造モデルを提唱した。これは、DNAがA,T,C,Gの4種類の塩基をもつヌクレオチドが多数連なった（　　）本の鎖からなり、この鎖はAとT、GとCがそれぞれ対になって（　　　　）的に結合し、（　　　　　　　　　　）構造をとっているというものである。

らせん状に巻いているので二重らせん構造という。

細胞分裂の時に一本鎖に分かれてそれぞれ複製される。

☆医師国家試験問題：DNAの三次元立体構造と役割の解明に貢献したのはだれか。

1，ダーウィン2，マックリントック3，メンデル4，モノ―5，ワトソン

（正解5。）

DNA は加熱すると塩基対の水素結合が切れて２本鎖がほぐれて１本鎖になる。

この性質は親子鑑定に使われる。父母の血液を採取してDNAをPCRで増幅して制限酵素で切断して電気泳動する。ここに子供のDNAが付くと判定できる。

RNAの構造

DNAと違って一本鎖である。

核内でDNAからメッセンジャー（伝令）RNA(mRNA)に遺伝情報が転写されて、核の外に出てリボソームRNA(rRNA)と蛋白が結合したリボソームの中でトランスファー（転移＝運搬）RNA(tRNA)が運んできたアミノ酸に翻訳されて蛋白が合成されてゆく。

（余談）

新型コロナウイルスワクチンはmRNAを脂質膜で囲んだもの。筋肉内に注射すると筋細胞のリボソームにmRNAが取り込まれてウイルスタンパク質を産生して、そのタンパク質に対する免疫反応が起こる。mRNAなので核に取り込まれるわけではない。

核酸・ヌクレオチドの代謝

ヌクレオチド代謝の役割と概要

アミノ酸とリボース5-リン酸とCO2より新規合成される。リボヌクレオチドが多数つながって（　　　　　　）となる。リボヌクレオチドは還元されて安定した形のデオキシリボヌクレオチドとなり多数つながって（　　　　　　）になる。ヌクレオチドは分解されて再利用されたり分解排泄される。プリン塩基が分解されると尿酸となり尿中に排泄される。（尿酸は水に溶けにくいので産生が増加したり腎臓の機能が低下して排泄が悪くなると関節や腎臓に沈着して痛風の原因となる。）

プリン塩基の合成

プリン塩基の材料：グリシン、アスパラギン酸、グルタミン、CO2

(1)新規合成経路：リボース5-リン酸にリン酸が付いてホスホリボシルピロリン酸(PRPP)ができる。PRPPを土台にアミノ酸やCO2が付いてIMP（イノシン酸）となり、そこにアミノ基が付いて（ここを阻害するのが抗がん剤のアザチオプリン）AMPやGMPが出来上がる。

(2)再利用経路：プリン塩基がPRPPと結合することによって再利用される。

合成

ピリミジン塩基の材料：アスパラギン酸、グルタミン、CO2

プリン塩基の時と同様にPRPPを土台にしてまずウラシル－TPができてそこにアミノ基が付いてシトシン－TPができる。チミンはその後結構な手間をかけてメチル基が付いてできる。

プリン塩基の分解

プリン体の最終代謝産物は（　　）である。

プリンヌクレオチドからリン酸が除かれてアデノシン、グアノシンになる。アデノシンはADA（アデノシンデアミナーゼ）によりイノシンになる。（アデノシンデアミナーゼ欠損症では細胞にdATPがたまり、dATPの毒性が免疫細胞のT細胞に強く出るため重症複合型免疫不全症を発症する。）その後ヒポキサンチン→キサンチン、グアニン→キサンチンに集約されて、（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）により（　　　　）ができる。

血清中に存在する尿酸は7mg/dL前後の濃度で飽和状態になるので6mg/dL以下を目標に治療薬のアロプリノール（キサンチンオキシダーゼ抑制剤）を内服する。尿酸が過剰になると尿酸結晶を形成して手足の指先の関節や耳介、アキレス腱などに蓄積する。尿酸結晶とそれを取り囲む炎症細胞によって構成される肉芽組織を痛風結節と言って通常は痛みを伴わないが、飲酒や過度の運動による脱水などが誘因となって痛風発作を発症することがある（とても痛い）。痛風発作は発赤や腫れを伴う痛みの強い関節炎で母趾（第一中足趾節関節）に起こりやすい。痛風発作の治療にはコルヒチンや鎮痛薬が用いられる。アロプリノールは痛風発作で痛いときには有効性がない。

先天性代謝異常のレッシュ・ナイハン症候群はヒポキサンチン、グアニンを再利用するためのHGPRT（ヒポキサンチン－グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ）という酵素が欠損していてプリン塩基が再利用されない。プリン塩基が再利用されない結果PRPPが増加してプリンヌクレオチドの新規合成が促進されて尿酸産生が増加する。乳児期の早期から哺乳異常、発育不良、1歳ごろから不随意運動、2歳ごろに自傷行為が現れる。高尿酸血症により腎機能低下、尿路結石を起こす。

ピリミジン塩基の分解

CO2, H2O, NH3まで分解されて排泄される。

☆国家試験問題：痛風の患者の血液検査データで高値を示すのは。

尿酸

☆国家試験問題：最終代謝産物に尿酸が含まれるのは。

核酸　

☆歯科医師国家試験問題：プリン体の代謝産物は。

尿酸

☆国家試験問題：痛風の患者が摂取量を減らすことが望ましい食品はどれか。

1，鶏卵　2，チーズ　3，鶏レバー　じゃがいも

（正解3）

（余談）イカはADA欠損症

活きたイカが元気に泳ぐのはATPを豊富に産生しているからだが、イカが死ぬとATPを合成できないためどんどん分解されてATP→ADP→AMPとなる。カツオやさばでは、この次にADAによってAMP→IMP（旨味成分）に変わっておいしくなる。活きている魚や釣りたての魚が美味しくないのはまだIMPができていないから。イカはADAを持たないため魚と同じ旨味成分はできないがイカもある程度時間をおいてからの方がおいしくなるのはイノシン酸になれなかったAMPがイカの旨味だから。

抗がん薬と免疫抑制薬の作用

がんはDNA複製の制御ができなくなって細胞が異常に増殖する状態であるのでがん細胞のDNA合成を阻害する薬は（　　　　　　　　）になる。

（CDP→dCTP→dCMP→）dUMP→ここで葉酸を介して-CH3が付いてdTMP（ここを阻害するのが抗がん剤の5-フルオロウラシルとメトトレキサート）→dTTP→DNAに入る。

ピリミジンヌクレオチドのdUMP→dTMPを進めるチミジル酸合成酵素を阻害する５-フルオロウラシル(FU)とここでのメチル基を運ぶ葉酸のジヒドロ葉酸還元酵素を阻害するメトトレキサート。

（　　　　）では骨髄抑制が出現する。

がん細胞だけでなく正常細胞のDNA合成も抑制する。特に細胞増殖が盛んな部分が影響を受けやすい。

(1)骨髄は赤血球、白血球、血小板を作っているので、

赤血球減少→貧血、

白血球減少（→免疫機能低下）

血小板減少→出血傾向が起こる。

(2)毛包の細胞分裂が抑制されると脱毛、

(3)腸粘膜の合成が抑えられると下痢の副作用が出る。

主な核酸合成抑制剤

1）アザチオプリン：体内でイノシン酸と化学構造が似た形に変わるために、これと競合し、その結果グアニル酸、アデニル酸の合成を阻害する。プリンヌクレオチドのIMP→AMP, GMPを阻害する。リンパ球の増殖も抑制するので（　　　　　　　　　　）としても使われる。

2）メトトレキサート：葉酸に拮抗して核酸合成を阻害する。自分の関節を攻撃するリンパ球増殖を抑制して関節リウマチの治療に使われている。

☆国家試験問題：骨髄抑制が出現するのはどれか。

1，麻薬　2，利尿薬　3，抗がん薬　4，強心薬

（正解3。）

☆国家試験問題：抗がん薬による骨髄機能抑制症状はどれか。

1，嘔吐　2，脱毛　3，下痢　4，歯肉出血

（正解４。骨髄での血小板産生が少なくなって止血作用が抑制される。）

☆国家試験問題：抗がん薬の副作用（有害事象）である骨髄抑制を示しているのはどれか。

1，嘔吐　2，下痢　3，神経障害　4，白血球減少

（正解４。

☆国家試験問題：免疫機能に関与する細胞はどれか。

1，血小板　2，白血球　3，赤血球

（正解2。）

遺伝情報

DNA：遺伝情報を担う物質

DNAに遺伝情報が記録されていて、そこからRNAやタンパク質がつくられる。例外として一部のウイルス（HIV、インフルエンザ、コロナ）ではRNAに遺伝情報が保存されている。

DNAの構造

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。

真核生物ではDNAは核内にコンパクトに折りたたまれている。

DNAは（　　　　　　　　）というタンパクの周囲を巻き付いて（　　　　　　　　　　　　　　）という形になる。さらにコイル状になったものを（　　　　　　　　　　）という。細胞分裂時以外はこの形で核全体に広がっている。細胞分裂時にはさらに凝縮して（　　　　　　）として現れる。ヒトでは46本（23対）ある。

染色体について

人の細胞の染色体数は46本であり、そのうち44本は常染色体、残りの２本は性染色体と呼ばれる（男性XY女性XX）。

精子や卵子の生殖細胞の染色体数は減数分裂で半分になっていて

精子は常染色体22本+性染色体XまたはY、

卵子は常染色体22本+性染色体X。

　受精の時に卵子にXを持った精子が受精すれば女の子、Yを持った精子が受精すれば男の子になる。

☆国家試験問題：ヒトの精子細胞における染色体の数は。

23本（22+Xまたは22+Yだから23本の2が正解。）

☆国家試験問題：精子の性染色体は。

X染色体とY染色体の2種類

☆国家試験問題：ヒトの染色体と性分化で正しいのは。

精子や卵子は減数分裂で半減した染色体を有する。

☆歯科医師国家試験問題：ヒト染色体で正しいのは。

DNAとタンパク質とからなる。

☆歯科医師国家試験問題：ヒト体細胞の常染色体数は。

44本

遺伝情報の保存と発現

DNAの複製

まず（　　　　　　　　　　　　　　　　）により二本鎖DNAがほどける。

そしてそれぞれの鎖を鋳型にして各塩基に相補的な塩基を持ったデオキシリボヌクレオチドが結合していく。

さらに（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）によって隣り合ったヌクレオチドどうしが結合してデオキシリボースの5´→3´方向に新しい鎖が合成されていく。

このようにして生じた新しい2本鎖DNAのうち1本は鋳型となったもとの鎖で、1本だけが新しく合成された鎖である。

DNAの遺伝子情報からmRNAがつくられることを（　　　　）という。

mRNAの塩基配列に基づきアミノ酸がつながることを（　　　　）という。

以上のことをまとめて（　　　　　　　　　　　　　　　　）という。

☆歯科医師国家試験問題：セントラルドグマとは。

DNA→RNA→タンパク質

☆国家試験問題：遺伝子について正しいのはどれか。

1，RNAの塩基配列に基づきアミノ酸がつながることを転写という。2，DNAの遺伝子情報からmRNAがつくられることを翻訳という。3，DNAは1本のポリヌクレオチド鎖である。4，DNAは体細胞分裂の前に複製される。

（１×転写でなく翻訳。２×翻訳でなく転写。３×1本でなく2本。４〇）

☆国家試験問題：遺伝について正しいのはどれか。

1，遺伝子の本体はRNAである。2，転写とはタンパク質合成のことである。3，ヒトの染色体は22対44本である。4，遺伝子とは遺伝情報を伝える基本単位である。

（１×RNAでなくDNA。２×転写でなく翻訳。３×23対46本である。４〇）

 

DNAからmRNAへの転写：遺伝情報の読み取り

RNAには三種類ある。

(1)（　　　　　　　　）はリボソームの構成成分。

(2)（　　　　　　　　）はアミノ酸の運搬をする。

(3)（　　　　　　　　）はDNAから転写されてできる。

転写は（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）により行われる。鋳型となった鎖を（　　　　　　　）、それに相補的な鎖を（　　　　　　　　）という。

まず、DNAがほどけて、酵素がDNA上の開始部位（　　　　　　　　　　　　）に結合して始まる。この時転写因子がDNAの（　　　　　　　　　　　　）に結合すると転写が促進され、（　　　　　　　　　　　　）に結合すると転写が抑制されて調節されている。mRNAができていく。

転写されたばかりのRNAをhn（ヘテロ核）RNAという。5’側に（　　　　　　　　　　　　）が付く。これはこれ以上転写が進まないようにする作用と核から出たリmRNAにリボソームを引き寄せる作用がある。

遺伝子にはタンパク質に翻訳される部分（　　　　　　　　）とタンパク質にならない部分（　　　　　　　　　　）があり、hnRNAのイントロンが除かれてエクソンの部分のみとなることを（　　　　　　　　　　　　　　）という。最後に（　　　　　　　　　　　　）（mRNAの卒業証書のようなもの）が付いてmRNAが完成する。

（余談その１）毒キノコのタマゴテングダケの毒であるαアマニチンはRNAポリメラーゼを阻害してDNAからmRNAへの転写を阻害する。

（余談その２）スプライシングの異常による疾患に地中海性貧血（βサラセミア）がある。βグロビン遺伝子のイントロンに変異があり、それによってmRNAのスプライシングに異常が起こり正常なヘモグロビンが形成されず貧血を招く。

☆歯科医師国家試験問題：正しいのは。

核内のmRNAはイントロンをもつ。

RNAからタンパク質への翻訳：遺伝情報の解読

核内で完成したmRNAは核膜孔を通って細胞質に出てリボソームに付着する。細胞質中には特定のアミノ酸と結合したtRNAがある。mRNAの塩基配列に相補的な塩基をもったtRNAがmRNAのところまでアミノ酸を運んでくる。mRNAの隣り合う３つの塩基が遺伝暗号となり、１つのアミノ酸に対応する。このような3つで1組の塩基をトリプレットといい、特にmRNAのトリプレットを（　　　　　　）という。また、このコドンに相補的な塩基をもったtRNAのトリプレットを（　　　　　　　　　　　　）という。運ばれてきたアミノ酸どうしは順次ペプチド結合してペプチド鎖となる。

（余談）リボソームは大小２つのサブユニットから成る。遠心機にかけたときの沈降速度によって名づけられている。沈降速度を測るのに使われる単位はスベドベリ（略してS）。遠心機の発明者Svedbergにちなんで名づけられた。Sの値が大きいほど沈降速度は速く分子も大きい。リボソームは真核生物と原核生物で大きさが違う。細菌などの原核生物では大きいサブユニットの沈降速度は50スベドベリ単位なので50Sサブユニット、小さいサブユニットは30Sサブユニットと呼ばれる。原核生物のリボソームは丸ごとで70Sサブユニットと呼ばれる。70Sが50Sと30Sの合計よりも小さいのは沈降速度が形と大きさの両方で決まり、正確な質量を表すわけではないからである。真核生物のリボソームは少し大きく、40Sと60S のサブユニットからなり、全体では80Sリボソームとなる。抗生物質のミノサイクリンは細菌の70SリボソームでのmRNAとtRNAの接触を妨げる。80Sリボソームには作用しないので人体への影響はない。

tRNAの構造。アミノ酸との結合部位の反対側にmRNAのコドンと対応するアンチコドンを持つ。アミノ酸とtRNAを結合させるにはアミノアシルtRNA合成酵素が必要である。この酵素もそれぞれのアミノ酸に対応して20種類ある。

遺伝暗号（コドン）

もしmRNAの塩基が１つでアミノ酸に対応する遺伝暗号となるのであれば、塩基はA, U, G, Cの4種類しかないので暗号も4種類で、たった4種類のアミノ酸しか指定できないことになる。また、２つの塩基で１つのアミノ酸を指定する遺伝暗号だとしても4Ｘ4＝16種類のアミノ酸しか指定できない。しかし、3つの塩基で１つのアミノ酸を指定する暗号であれば4Ｘ4Ｘ4＝64種類の（　　　　　　　　）が可能で、20種類のアミノ酸を十分指定できることになる。1955〰1966年にかけて64種類の暗号がすべて解明された。

遺伝暗号（コドン）の読み方の練習

①遺伝暗号表を見てmRNAのコドンがGAUに対応するアミノ酸は何か？

　１番目の塩基がＧである一番下の欄を右に見ていき、２番目の塩基がAである左から３番目の塩基の欄で止まり、３番目の塩基がUである一番上のアスパラギン酸が該当するアミノ酸となる。

②DNAの鋳型鎖の塩基配列ATAから転写されて生じるアミノ酸は何か？

　ATAを転写するとUAU、これを遺伝暗号表から読むとチロシンとなる。

③トリプトファンと結合しているtRNAのアンチコドンの塩基は何か？

　トリプトファン(Trp)を遺伝暗号表から探すとmRNAのコドンはUGGとわかる。tRNAはこのUGGに相補的な塩基を持つのでACCがアンチコドンの塩基配列となる。

④ロイシンを指定するコドンは何通りあるか？

遺伝暗号表中のLeuを探すと１番目の塩基がUとCのところにUUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUGの6通りある。

④    フェニルアラニン・イソロイシン・セリンというペプチドを指定するmRNAの塩基配列は何通りあるか？

　フェニルアラニンはUUU, UUCの2通り、イソロイシンはAUU, AUC, AUAの3通り、セリンはUCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGCの6通りあるので、全部で2×3×6＝36通りとなる。

☆歯科医師国家試験問題：鋳型DNA鎖TAC-CTC-TTAから合成されるペプチドはどれか。（mRNAの暗号表付き）

1，チロシン―アラニン―システィン2，チロシン―ロイシン―ロイシン3，メチオニン―グルタミン酸―アスパラギン4，メチオニン―グルタミン―アスパラギン酸5、メチオニン―グルタミン―アスパラギン

（このDNAから転写されるmRNAの塩基配列はAUG-GAG—AAU。暗号表より答え3。）

☆歯科医師国家試験問題：CCUをアンチコドンにもつtRNAが運搬するアミノ酸はどれか。（mRNAの暗号表付き）

1，リシン2、グリシン3、プロリン4、ヒスチジン5、イソロイシン

（答え2。CCUに対するmRNAのコドンはGGAだからグリシン。）

翻訳（タンパク質合成）の過程

AUGはメチオニンを指定するコドンであると同時に翻訳の開始を意味する開始コドンでもある。mRNA のなかで最初に登場するAUGの部分から翻訳が始まる。2回目以降に登場したAUGはメチオニンを指定するだけのコドンとして働く。一方UAA, UAG, UGAの３種類は終止コドンと呼ばれ、その部分にはアミノ酸は対応せず。翻訳はその手前で終わる。

できたタンパク質はこの後ゴルジ体で修飾を受けて完成。エクソサイトーシスで細胞外に放出される。

☆国家試験問題：遺伝で正しいのは。

3つの塩基で１種類のアミノ酸をコードする。

☆国家試験問題：遺伝子について正しいのは。

DNAは体細胞分裂の前に複製される。

☆国家試験問題：核酸で正しいのは。

DNAには遺伝子の発現を調節する部分がある。

RNAの研究が進んでmRNAやtRNA、rRNA以外の働きがあることが分かってきた。ncRNAやmiRNAが転写や翻訳の調節をしていて発生・分化などの生理現象やがんなどの病的現象での制御が研究されている。

第7回　臨床生化学

遺伝子の変化

親から子へ遺伝する病気を（　　　　　　）という。遺伝子の異常による疾患を（　　　　　　　　　　）という。ある病気が発生しやすい家系があり、発症前から予測できることがある。

たとえばHBOC（遺伝性乳癌卵巣癌症候群）では原因遺伝子としてBRCA１（第17染色体にある）、BRCA2（第13染色体にある）。これらの遺伝子の変異により乳癌、卵巣癌、男性では前立腺癌の発生率が高まる。遺伝学的検査により診断される。予防的切除を受ける場合がある。

環境的な要因でDNAが損傷を受けて修復されずに変化が残ってしまう場合をDNAの（　　　　　　　　）という。

①ナンセンス変異：塩基の変化で終止コドンになってそこでタンパク質合成がストップ。

②ミスセンス変異：塩基の変化でアミノ酸が変化。

③欠失：塩基が欠失してアミノ酸の３つの枠がずれてしまう。

④挿入：塩基が挿入されてアミノ酸の３つの枠がずれてしまう。

⑤サイレント変異：3つ目の塩基の変化ではアミノ酸に影響しないことがある。たとえばCCU, CCC, CCA, CCGはいずれもプロリンを指定するコドン。

遺伝子変異が（　　　　　　）だけでなく（　　　　　　　　）に起こった場合は子孫に伝わることもある。

遺伝子疾患

(1)（　　　　　　　　　　　　）：染色体の数の異常。正常の人の染色体は22対（44本）の常染色体と1対（2本）の性染色体の合計46本から構成される。男性は44+XY、女性は44+XX。常染色体の対（ペア）には大きい順に１番から２２番まで番号が付いている。生殖細胞は精子は常染色体22本+性染色体Xまたは22本+Y、卵子は22本+Xのみ。

異常型：ダウン症候群（第21番染色体が3本ある、3本あることをトリソミーという）ターナー症候群（性染色体がX1本だけしかない）クラインフェルター症候群（性染色体がX1本多いXXY）

☆国家試験問題：先天異常で正しいのはどれか。

1，ダウン症候群は染色体の構造の異常が原因である。2，正常な常染色体数は23対46本である。3，フェニルケトン尿症は先天性の代謝異常である。4，クラインフェルター症候群は性染色体の欠損である。

（１×数の異常、２×常染色体は22対44本、３〇、４×性染色体のXが1本多い）

☆国家試験問題：ダウン症候群を生じるのはどれか。

1，13トリソミー　2，18トリソミー　3，21トリソミー　4，性染色体異常

（正解3。）

(2)（　　　　　　　　　　　　）：ある１つの遺伝子、つまり１つの酵素の異常。フェニルケトン尿症などの先天性代謝異常

(3)（　　　　　　　　）：いくつかの遺伝子と環境要因による。糖尿病、高血圧など体質的に発生しやすい人とたくさん食べても大丈夫な人がある。

遺伝情報の初期化とiPS細胞

受精卵（精子+卵子）はすべての細胞に分化できる多能性を持っている。もし、自分の細胞を初期化してからたとえば腎臓に分化させることができれば腎移植で拒絶反応が起きない。細胞を初期化する方法を見つけ出したのが山中伸弥先生。初期化された細胞がiPS細胞。

遺伝子治療

世界最初の遺伝子治療はADA（アデノシンデアミナーゼ）欠損症の治療。酵素そのものを点滴投与する以外に患者のリンパ球にADA合成遺伝子を組み込んで体内に戻す遺伝子治療が行われている。

先天性代謝異常

遺伝子（DNA塩基配列）の変異→mRNA異常→タンパク質（酵素、受容体、その他）の異常

早期発見のための（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）：生後４〰７日目のすべての新生児に行う。足の裏からごく少量の血液をとり、ろ紙にしみこませ、検査施設に郵送する。1977年から6疾患、2011年より19疾患。2018年より20疾患。

（1）アミノ酸代謝異常：フェニルケトン尿症、メープルシロップ尿症、ホモシスチン尿症、先天性白皮症、高アンモニア血症

（2）糖質代謝異常：糖原病Ⅰ、ガラクトース血症

（3）内分泌異常：先天性甲状腺機能低下症、先天性副腎皮質過形成症

（4）脂質代謝異常：テイ・サックス病、ニーマン・ピック病、ゴーシェ病

（5）その他：レッシュ・ナイハン症候群、鎌状赤血球貧血

☆国家試験問題：新生児マススクリーニング検査（先天性代謝異常等検査）で正しいのは。

早期新生児期に実施される

酵素異常による発症のメカニズム

(1)中間代謝物の蓄積：メープルシロップ尿症、高アンモニア血症、（　　　　　　）

(2)生成物の欠如：（　　　　　　　　　　　　）（チロシナーゼ欠損によるメラニン減少）

(3)異常代謝物質の蓄積：（　　　　　　　　　　　　　　　　　　）

(4)蓄積物質による別の代謝酵素の促進または阻害：（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）におけるPRPP増加によるプリンヌクレオチド合成の促進。

フェニルケトン尿症は（　　　　　　　）である。

フェニルアラニンはフェニルアラニン水酸化酵素によりチロシンになるが、この酵素が欠損するとフェニルアラニンが蓄積して

フェニルピルビン酸、フェニル酢酸、フェニル乳酸を生じる。

放置するとチロシンからのメラニンが合成されないため肌が白く、甲状腺ホルモンやカテコールアミンの不足による知能障害が起こる。新生児マススクリーニングで早期発見して低フェニルアラニン食で育てるとほとんど正常に育つ。フェニルアラニン除去ミルク（雪印メグミルク）を使う。

☆国家試験問題：先天性疾患で正しいのはどれか。

1，フェニルケトン尿症は遺伝病である。2，口唇口蓋裂は単一遺伝疾患である。3，近親婚はターナー症候群の発生頻度を高くする。4，ダウン症候群は13番染色体のトリソミーである。

（正解１。2は多因子型。3は染色体の数の異常。4は２１番染色体のトリソミー。））

☆国家試験問題：知的障害（精神遅滞）の原因となる疾患はどれか。

1，統合失調症2，フェニルケトン尿症3，アルツハイマー病4，クロイツフェルト・ヤコブ病

（生まれつきの疾患は２のみ。1,3,4は成長後の疾患で今後学びます。）

受容体の異常

（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）はLDL受容体の欠損によりコレステロールの細胞内取り込みができない。

その他のタンパク質の異常

（　　　　　　　　　　　　　　）は第11染色体のヘモグロビンβ鎖の6番目のアミノ酸がグルタミン酸からバリンに変わっている。赤血球が鎌状になり貧血をきたしやすいがマラリア原虫が侵入しにくいのでマラリア流行地では有利なこともある。

（　　　　　　　　　　）（地中海貧血）：グロビン遺伝子のイントロンに変異があり、それによってmRNAのスプライシングに異常が起こり正常なヘモグロビンが形成されず貧血を招く。

これらタンパク質の構造の異常による病気を（　　　　　　）という。

ビタミンvita(生命)+amine（アミン）

脚気は脚のしびれと心不全を起こし、ついには死につながる疾患である。日本では米を精米して洗って食べる習慣により江戸時代に流行した。1910年鈴木梅太郎先生が米糠からビタミンB1を抽出してオリザニンと名付けた。1911年ポーランドのフンクも米糠の中から脚気に有効な成分を発見し、1912年「生命に重要なアミン」という意味の（　　　　　　　）と名付けた。その後発見されたビタミンの中にはアミン以外の構造のものもあり、水溶性と脂溶性に大きく分けられる。

水溶性ビタミン

水溶性ビタミンにはビタミン（　　　）とビタミン（　）がある。

過剰にとりすぎても水溶性なので尿中へ排泄されるため副作用はない。欠乏が問題。

補酵素作用を持つ。

(1)ビタミンB1（チアミン）：基質からCO2を抜き取る酵素の補酵素。B1の欠乏で脚気、ウェルニッケ脳症、代謝性アシドーシスになる。

一番有名なのはピルビン酸脱水素酵素（ピルビン酸からCO2を抜いてアセチルCoAにする酵素）の補酵素。

2－オキソグルタル酸脱水素酵素（α-ケト酸からCO2を抜いてスクシニルCoAにする酵素）の補酵素。

分枝アミノ酸（ロイシン、イソロイシン、バリン）からCO2を抜いて～CoAにする酵素の補酵素。

ペントースリン酸回路のリボース5-リン酸にケトン基を移して解糖系に戻す酵素の補酵素。

胚芽に多く含まれているので白米に依存しすぎたり、食物をとらずにアルコールのみを摂取しているとアルコールはビタミンB1の吸収を阻害するので欠乏する。神経細胞における糖質代謝に支障をきたし脚がしびれて脚気となる。重篤になると心臓における糖質代謝にまで影響して心不全をきたす。ウェルニッケ脳症では意識障害、体のふらつきが起こる。

☆国家試験問題：アルコールを多飲する人によくみられ、意識障害、眼球運動障害および歩行障害を特徴とするのはどれか。

1， 肝性脳症　2，ペラグラ　3，ウェルニッケ脳症　4，クロイツフェルト・ヤコブ病

（正解3。）

☆医師国家試験問題：28歳の女性。全身倦怠感の増強を主訴に来院した。１週間前に自宅近くの診療所で妊娠と診断された。５日前から悪心と嘔吐とが出現し、自宅で経過をみていたが改善せず、食事摂取が困難になった。超音波検査で子宮内に胎嚢と心拍動を有する胎芽とを認める。血液所見：赤血球430万、Hb14.8g/dL, Ht46%, 白血球12100、血小板32万。輸液を行うこととした。輸液に加えるべきものはどれか。

1， ビタミンB1　2，ビタミンB2　3，ビタミンB6　4，ビタミンB12　5，ビタミンC

（正解1。食事摂取困難による輸液なので栄養補給が目的であり、通常はグルコース主体の輸液を行う。グルコースの解糖ではビタミンB1が必要であり、不足しやすく不足すると重症化しやすい。）

(2)ビタミンB2（リボフラビン）：水素や電子の受け渡しに関与する補酵素。

FMNは電子伝達系でNADHから電子を受け取り補酵素Qに渡す。

FADの成分。クエン酸回路でのコハク酸脱水素酵素の水素を運ぶ補酵素。コハク酸+FAD⇔フマル酸+FADH2。

(3)ビタミンB6（ピリドキシン）：ピドキサールリン酸に変化してアミノ基を運ぶ。アミノ基が付くとピリドキサミンになる。脱炭酸反応にも関与。アミノ酸の脱炭酸により神経伝達アミンができるのでB6の欠損は神経症状が出る。

グリコーゲンホスホリラーゼの補酵素でもある。

スフィンゴ脂質の合成分解の時の補酵素でもある。

(4)ナイアシン（ニコチン酸）：乳酸脱水素酵素やリンゴ酸脱水素酵素などの水素原子を運ぶ補酵素のNADの成分。グルコース６リン酸脱水素酵素、HMG－CoA還元酵素、薬物代謝酵素の補酵素NADPの成分。欠乏症はペラグラ。　　ペラグラはイタリア語で「皮膚のかゆみ」という意味。ナイアシンはアミノ酸のトリプトファンからも合成されるが、トウモロコシにはナイアシンもトリプトファンも含まれないためトウモロコシに食事が偏るとペラグラを来す。

（余談）NADとNADPの違い：NADPはNADより1個リン酸が多く、NADPHの形で高エネルギー電子を使ってエネルギーに富んだ生体分子を生産する合成反応（同化）に関わることが多い。一方NADはエネルギーに富んだ食物分子を酸化してATPを生産する反応（異化）に関わっている。

(5)パントテン酸：補酵素Aの成分。結合した物質を活性化して分解されやすい形にする。

アセチル基に付いてアセチルCoA（活性酢酸）となる、

脂肪酸に付いてアシルCoA（活性脂肪酸）など。

(6)ビオチン：COOHを付ける反応の補酵素。

糖新生の時のピルビン酸（C3）→オキサロ酢酸（C4）にするピルビン酸カルボキシラーゼの補酵素。

脂肪酸合成の時のアセチルCoAからマロニルCoAにするアセチルCoAカルボキシラーゼの補酵素。

(7)葉酸：核酸合成の時にウラシルにメチル基を付けてチミンにする時のメチル基を運ぶ。ビタミンB12とともに骨髄での赤芽球の核酸合成に必須で、摂取不足または吸収障害によって細胞分裂が進行しなくなり、その結果大きな赤血球、すなわち巨赤芽球性貧血を来す。

(8)ビタミンB12（シアノコバラミン）：コバルトを含む。胃から分泌される内因子と結合して小腸から吸収されるので胃切除後は欠乏症になる。葉酸にメチル基を付ける核酸合成やホモシスティンにメチル基を付けてメチオニンにするアミノ酸代謝、メチルマロニルCoAからスクシニルCoAへの変換、ノルエピネフリンからエピネフリン、ホスファチジルエタノールアミンからホスファチジルコリン、グアニジノ酢酸からクレアチンの補酵素。欠乏症は巨赤芽球性貧血（鉄剤が効かないので悪性貧血とも言われた。）、脱髄による神経症状

☆国家試験問題：胃癌の異切除後5年ほどで欠乏し貧血を起こさせるのは。

　ビタミンB12

☆国家試験問題：巨赤芽球性貧血の原因は。

ビタミンB12欠乏　

☆臨床検査技師国家試験問題：ビタミンB12の構成成分はどれか。

1， Al　2，Co　3，Li　4，Mn　5，Zn

（正解2。）

(9)ビタミンC（アスコルビン酸）：構造がグルコースと似ている。たいていの哺乳動物の肝臓や植物でグルコースから合成される。しかし、人間は体内で合成できないので新鮮な果物などの食物から摂取しないといけない。ビタミンCの役割はコラーゲンの成分のプロリンの水酸化酵素の補酵素である。欠乏すると不安定なコラーゲンが作られることによりコラーゲンの多い骨、歯、血管が弱くなって歯肉出血を起こしたり皮膚の青あざ（内出血）が起きたり創傷治癒が遅れたりする（壊血病）。

☆歯科医師国家試験問題：コラーゲンの生合成におけるビタミンCの役割はどれか。

1，プロペプチドの切断　2，プロリンの水酸化　3，ヒドロキシリシンのグリコシル化　4、プロコラーゲンの細胞外への分泌　5、コラーゲン線維の架橋

（答え2。）

脂溶性ビタミンにはビタミン（　）、ビタミン（　）、ビタミン（　）、ビタミン（　）がある。

ホルモン作用がある。脂溶性ビタミンは水に溶けないので過剰摂取しても排泄されにくく過剰症になることあり。

脂溶性ビタミン：ADEK（アデックと覚える）

とりすぎると吸収されやすく尿中に排泄されないため過剰症を起こす。

☆国家試験問題：食事摂取基準に耐容上限量が示されているビタミンはどれか。2つ選べ。

1，ビタミンA　2，ビタミンB1　3，ビタミンB2　4，ビタミンC　5，ビタミンD

（脂溶性ビタミンの1と5が正解。）

(1)ビタミンA：レチノールはアルコール型、レチナールはアルデヒド型、レチノイン酸はレチナールの酸化によりできる。かぼちゃやニンジン(carrot)のβ―カロテンはレチナールが2分子逆向きに結合したものでプロビタミンＡと言われる。β―カロテンは体内でレチナールとなり網膜中のオプシンと結合してロドプシン（視紅）となる。ロドプシンは明暗感知に関わる桿体細胞にある物質で暗いところで反応する。ビタミンAの摂取が不足するとロドプシンの再合成が行われにくくなり、薄暗くなるとものが見えにくくなる夜盲症になる。過剰症で脱毛、胎児奇形。

(2)ビタミンD（カルシフェロール）：ビタミンDの化学構造はコレステロールに似ている。しいたけ（エルゴステロール）や魚の肝臓（デヒドロコレステロール）のプロビタミンDが人体の皮膚血管中で日光（紫外線）を受けてビタミンDに変化する。さらに肝臓でC25が水酸化され、次に腎臓でC1が水酸化されて初めて活性型となり、腸や骨に作用してカルシウム吸収や骨形成を促進する。したがって腎不全ではカルシウム代謝が遺贈になる。Dの欠乏でカルシウム吸収の抑制で小児のくる病、成人では骨軟化症。過剰症で高カルシウム血症、軟組織の石灰化。

☆歯科医師国家試験問題：活性型ビタミンDで正しいのはどれか。

1、肝から分泌される。　2、血清カルシウムの調節因子である。　3、血糖の調節因子である。　4、受容体は細胞膜にある。　5、遊離型で血中運搬される。

（答え2。）

☆歯科医師国家試験問題：活性型ビタミンDの生成に関与するのはどれか。2つ選べ。

1，骨　2、肝臓　3、腎臓　4、唾液腺　5、副腎皮質

（答え2，3。）

(3)ビタミンE(トコフェロール、商品名ユベラ)：Eは抗酸化作用。不飽和脂肪酸の過酸化を防ぐ。欠乏で（マウスの）不妊症、ヒトの欠乏症は不明だが動脈硬化症が考えられる。過剰症で下痢や骨粗しょう症。

(4)ビタミンK（フィロキノン、メナキノン）：肝臓での血液凝固因子プロトロンビン合成に必要。（詳しく説明するとプロトロンビン中のグルタミン酸のγ位にカルボキシ基を付ける反応にビタミンKが必要でこれはカルシウムとの結合に関与するのでこれがないと血液が固まりにくくなる。）抗出血作用がある。納豆や野菜に多く含まれ、腸内細菌も合成しているので普通は欠乏しないが、抗生物質常用者では腸内細菌の死滅により欠乏症（出血傾向）がみられる。

母乳はビタミンKの含有量が少なく新生児の腸内細菌叢も十分でないことから新生児はビタミンKが欠乏しやすい。消化管出血による新生児メレナ（血便）の予防として生後すぐ、生後1週間、1か月健診の時にビタミンK2シロップを摂取させる。逆に抗凝固剤のワルファリンはビタミンKの作用を妨げ、血栓形成の予防に使われる。

☆国家試験問題：母乳栄養の児で不足しやすいのはどれか。

1，ビタミンA　2，ビタミンB　3，ビタミンC　4，ビタミンE　5，ビタミンK

（正解5。新生児には全員投与する。）

☆国家試験問題：人工乳と比べた母乳栄養の利点で誤っているのはどれか。

1，消化吸収しやすい。　2，感染防御作用がある。　3，母子相互作用を高める。　4，ビタミンK含有量が多い。　5，アレルギーを生じる可能性が低い。

（4が誤っている。）

☆国家試験問題：Aさん（60歳、男性）は大動脈弁置換術を受け、ワルファリンの内服を開始することになった。Aさんが摂取を避けるべき食品はどれか。

1，海藻。　2，牛乳。　3，納豆。　4，グレープフルーツ。

（正解３。ワルファリンはビタミンKを阻害することにより血液凝固を阻止するので、ビタミンKを多く含む納豆は控える。）

☆国家試験問題：ビタミンと生理作用の組合せで正しいのはどれか。

１ビタミンA―――――嗅覚閾値の低下　２ビタミンD―――――鉄吸収の抑制　３ビタミンE―――――脂質の酸化防止　４ビタミンK―――――血栓の溶解

（１×不足すると夜盲症。２×カルシウム吸収の促進効果。３〇。４×血液凝固に必要。）

☆国家試験問題：ビタミンと欠乏症の組合せで正しいのはどれか。

1，ビタミンB１―――――ウェルニッケ脳症　2，ビタミンC―――――脚気　3，ビタミンD―――――新生児メレナ　4，ビタミンE―――――悪性貧血

（正解１。）

☆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。

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不足するとピルビン酸→乳酸が進んで血液が酸性に傾く。）

☆国家試験問題：水溶性ビタミンはどれか。

1，ビタミンA　2，ビタミンC　3，ビタミンD　4，ビタミンE　5，ビタミンK

（答え一発2。）

 

臨床診断と酵素

細胞が破壊されたときに細胞内の酵素が血液中に出るので、それを測定することによりどの臓器が障害されたかがわかる。

(1) GOT（Glutamic Oxaloacetic Transaminase：グルタミン酸オキサロ酢酸トランスアミナーゼ）またはアスパラギン酸アミノ基転移酵素（Aspartate Aminotransferase, AST, EC 2.6.1.1）は、

アスパラギン酸とα-ケトグルタル酸をオキサロ酢酸とグルタミン酸に相互変換する酵素である。

人体では、肝細胞をはじめとして赤血球、心筋、骨格筋などに分布する。これらの細胞が破壊された場合には血液中に流出するため、血中濃度を測定することで心筋梗塞や肝障害などの程度を知ることができる

(2) GPT（Glutamic Pyruvic Transaminase、グルタミン酸ピルビン酸転移酵素）またはアラニンアミノ基転移酵素（Alanine transaminase, ALT, EC 2.6.1.2）は、

ピルビン酸とグルタミン酸をアラニンとα-ケトグルタル酸に相互変換する酵素である。

人体のほとんどの組織に含まれているが、なかでも肝細胞への分布が圧倒的に多い。そのため、肝細胞の破壊の際には血中濃度が上昇する

（　　　　　　　）は肝障害の指標となる

☆国家試験問題：肝障害の指標となる血液検査の項目はどれか。

1，CRP　2，尿素窒素　3，アミラーゼ　4，ALT(GPT)

（答え4。1は炎症、2は腎障害、3は膵炎、唾液腺炎で上がる。）

 

（３）  アミラーゼ（AMY）：唾液腺(S)型と膵臓 (P) 型とがある。耳下腺炎ではS型、膵炎ではP型が上がる。

☆国家試験問題：Aさん（43歳、男性）は、胆道狭窄のため内視鏡的逆行性胆管膵管造影（ERCP）検査を受けた。検査後に心窩部痛が出現したため、禁食、抗菌薬および蛋白分解酵素阻害薬による治療が行われている。翌日実施した血液検査の項目でAさんに生じている合併症を判断できるのはどれか。

アミラーゼ（急性膵炎だから。）

☆国家試験問題：Aさん（48歳、男性、会社員）は、大量の飲酒の後、急激な上腹部通と背部痛を訴え、救急外来を受診し、急性膵炎と診断された。

Aさんの救急外来受診時の血液検査結果で予測されるのはどれか。

血清アミラーゼ値の上昇

☆国家試験問題：42歳の男性。会社員。同僚と飲酒した翌朝、腹痛と嘔気とで目が覚めた。通常の二日酔いとは異なる強い心窩部痛があったため受診した。意識は清明で呼吸困難はない。急性膵炎と診断され入院となった。高値が予想される血液検査データはどれか。

アミラーゼ（急性膵炎だから。）

 

(4)クレアチンキナーゼ（CK）：心筋、骨格筋に多い。心筋梗塞、筋ジストロフィー、激しい運動の後に上昇。

 

(5)乳酸脱水素酵素（LDH）：乳酸⇔　ピルビン酸+2Hの反応を触媒する酵素。乳酸脱水素酵素（LDH）はアミノ酸組成の異なるH型とM型とのサブユニットが結合して四量体を形成し5種類の形が存在する。このように酵素としての性質はほぼ同じでありながら、タンパク質分子としては別種であるような酵素のことを（　　　　　　　　　）という。

Hサブユニット（心筋型）は心筋のように好気条件で働く組織に多く、Mサブユニット（骨格筋型）は骨格筋や肝臓など酸素不足で働かねばならない組織に多い。心筋細胞が障害された時は血中にLDH1（HHHH）が放出され、肝細胞や骨格筋細胞が障害された時は血中LDH5（MMMM）が上昇する。LDH1（HHHH）はピルビン酸で阻害されやすいので心・腎・赤血球などの好気的条件では乳酸への変化は抑制されてクエン酸回路の方へ供給してATPが産生される。一方LDH5（MMMM）はピルビン酸に阻害されにくいので速やかに乳酸が産生されてNADを供給する。肝・骨格筋などの嫌気的な組織で好都合。

(6)アルカリホスファターゼ（ALP）：主に細胞膜のリン酸エステルを加水分解する酵素のうちアルカリ性側に至適pHを持つもの。骨疾患、肝臓胆道疾患（閉塞性）、妊娠、成長期などで上昇。

 

傷害されてからの時間もわかることがある。

心筋梗塞発作後最も早く上昇するのがCK、次にGOT、その次がLDH。発症時刻の推定に重要。この順番は重要。

☆国家試験問題：急性心筋梗塞において上昇のピークが最も早いのはどれか。

1，AST(GOT)　2，ALT(GPT)　3，LD（LDH）　4，CK(CPK)

（答え４。心筋梗塞後はCK→GOT→LDHの順に上昇する。）

 

第８回　まとめ

重要事項

次の事項は生化学の試験が終わってからも覚えていること。

1、健康成人の体重に占める水分の割合は60％である。

 

2、生理食塩水の塩化ナトリウム濃度は0.9%である。

 

3、血漿と等張のブドウ糖溶液の濃度は5%である。

 

4、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ミトコンドリアである。

 

5、タンパク合成が行われる細胞内小器官はリボソームである。

 

6、水溶性ビタミンはビタミンB群とビタミンCである。

 

7、脂溶性ビタミンはビタミンA、ビタミンD、ビタミンE、ビタミンKである。

 

8，糖尿病では血液中のグルコースが高値となる。

 

9、脂肪分解酵素はリパーゼである。

 

10、糖尿病や飢餓の時に脂肪分解の過剰で血中に増加するのはケトン体である。

 

11、タンパク質はアミノ酸で構成される。

 

12、正常な胃液のpHは1～2である。

 

13、末梢血液中のヘモグロビンが低下した状態を貧血という。

 

14、黄疸となるのはビリルビンの血中濃度が上昇するためである。

 

15、核酸のプリン体の最終代謝産物は尿酸である。

 

16、抗がん剤では骨髄抑制が出現する。

 

17，DNAの遺伝子情報からmRNAがつくられることを転写という。

 

18、RNAの塩基配列に基づきアミノ酸がつながることを翻訳という。

 

19、フェニルケトン尿症は先天性代謝異常である。

 

20、ALT(GPT)は肝障害の指標となる。

 

 

知っておきたい化学式

水素分子H2。

酸素分子O2。

窒素分子N2。

水H2O。

二酸化炭素CO2。

アンモニアNH3

エタノールC2H5OH

アセトアルデヒドCH3CHO

酢酸CH3COOH

尿素

ブドウ糖は分子式C6H12O6だけでなく鎖状、α-D-グルコース、β-D-グルコースの3つの状態。

ピルビン酸C3H4O3

乳酸C3H6O3

脂肪酸

パルミチン酸（飽和脂肪酸）

オレイン酸（ω9不飽和脂肪酸）

グリセロール

ステロイド骨格

アミノ酸（単純な構造のもの）

グリシン

アラニン

核酸

プリン骨格

ピリミジン骨格