【分子生物学的な分子の解説】は別ページにて。
このページは『生物Ⅰ』ないしは『生物基礎』レベル。


●第１項　糖（炭水化物）

　単糖類　

ブドウ糖（グルコース） ショ糖より甘みが少ない。主に六角形。 脳はグルコースのみ利用可能	果糖（フルクトース） 干し柿の白粉。ショ糖甘味の1.7倍。 主に五角形。

二糖類

ショ糖（スクロース）＋水 →　ブドウ糖＋果糖	麦芽糖（マルトース）＋水 →　ブドウ糖＋ブドウ糖	乳糖（ラクトース）+水 →ブドウ糖+ガラクトース

　　　　　（デンプンに麦芽を作用させてできた糖．麦芽にはマルターゼがあるため）
　　　　　（麦芽はオオムギの幼根・幼芽を取って乾燥させたもの）

多糖類　　デンプン（アミロース，アミロペクチン）＋水→　麦芽糖＋水→αブドウ糖
　　　　　　セルロース　→　βブドウ糖。植物の細胞壁の成分。
　　　　　　グリコーゲン→　ブドウ糖。動物の肝臓や筋肉に貯蔵される。

●第２項　脂　質

　　水に溶けず，エーテルやアセトンに溶ける物質。
　　単純脂質と複合脂質がある。油脂は単純脂質。
　　エネルギー源。貯蔵可能。
　　油脂を加水分解すると，脂肪酸とグリセリンになる。
　　【図：油脂の加水分解（模式図）】

【コメント】脂肪のうち，油脂は光で酸化が促進される。スナック袋が銀色なのは光を遮断するためである。

脂肪の分布型。 男女のちがい。 男性型脂肪分布 は「リンゴ型」に 女性型脂肪分布 は「洋ナシ型」に なりやすい。 　リンゴ型は脂肪 が腹部と胴周りに 　洋ナシ型は尻と 腿、臀部につく。 　余分の脂肪は 血管壁に付着し 動脈硬化などの 成人病の原因と なる。 図は英国の 『高等生物学』 16.9章より。

●第３項　タンパク質　　protein　←　proteios（第一の）
　　　体内で２番目に多い物質。体重の６分の１を占める。

　　　タンパク質　→[加水分解]→　ポリペプチド→[加水分解]→　アミノ酸（２０種類）

アミノ酸の構造　＝炭素を中心として，アミノ基（塩基性基）とカルボキシル基（酸性基）を持つ。
　　側鎖部分はアミノ酸の種類によって異なる。

▼アミノ酸の構造　『生物汎用図録』より右図も	▼アミノ酸の配列

　アミノ酸とアミノ酸の結合＝ペプチド結合

　２個のアミノ酸を結合した化合物はジ(di-)ペプチド，３個ならトリ(tri-)ペプチド，４個ならテトラ(tetra-)ペプチド，５個はpenta-、６個はhexa-、７個はhepta-、８個はocta-、９個はnano-、１０個はdeca-。
　多数ならポリ(poly-)ペプチド。

　例：オキシトシン（子宮収縮ホルモン＝乳汁分泌促進に作用）のアミノ酸配列
　　　N末端－Gly-Leu-Pro-Cys-Asn-Gln-Ile-Tyr-Cys-C末端
　　　　　（CysどうしはS－S結合する）
　インスリン＝サンガー博士が世界で最初に配列を決定したタンパク質，アミノ酸51個

▲浜島書店『生物図表』1980年代の旧版より

　タンパク質の種類はアミノ酸の配列順序で決まる。

【参考：オートファジー】 　2016年度のノーベル医学生理学賞は大隅良典博士に授与された。対象となった研究課題は「細胞内分解系オートファジーのしくみ」である。 　オートファジーは「自食作用」と訳される。主に細胞内でタンパク質を分解するしくみである。私達は体重1kgあたり約1ｇのタンパク質を食べている。体重70kgの人は一日約70ｇのタンパク質を食べている。それに対して体内で分解しているタンパク質は一日200ｇ程度。食べる量の三倍に相当する量を分解しているのである。このときの細胞内でのリサイクルの端緒がオートファジーである。不要なタンパク質を分解して細胞を更新する・浄化する役目をになっている。 　オートファジー研究は出芽酵母を使った研究でブレークした。“出芽酵母の液胞の研究を行っていた”大隅博士は分解酵素を多数含んでいる液胞で、“主要な分解酵素を欠損した変異細胞を使うと何か見えるのではないかと考え、その細胞を入手した。届いた細胞を顕微鏡で観察していると、液胞の中で小さな顆粒状のものが激しく動いていることに気が付いた。それらは窒素を含まない培養液（飢餓培地）で細胞を培養しているときに出現した。このような顆粒は、液胞酵素をもっている正常細胞では見えなかったのである。つまり、このような顆粒は普段は液胞酵素によって分解されているのでだれも気付かなかったというわけである。 　オートファジーは飢餓で活性化され、細胞質成分をリソソームへと運ぶシステムである。哺乳類の細胞ではリソソームが小さいので、オートファゴソームとリソソームが融合しても普通の光学顕微鏡では何もわからない。しかし、酵母ではリソソームに相当する液胞が非常に大きいので、オートファゴソームと液胞が融合すれば、オートファゴソームに含まれていた細胞質成分が液胞の中に放り出されることになる。液胞での分解能力を失った酵母細胞では、それが顆粒として見えていたのではないか。大隅博士はそう考えた。 　答えはその通りであった。”“顆粒はオートファジックボディーと名付けられた。”　1988年のことであった（論文発表は1992年）。 　“オートファジーを起こすことができない変異細胞から、オートファジーに必要な遺伝子を同定する。”“オートファジーは大変複雑な膜の動きを伴っているし、栄養の感知も複雑であろう。このような細胞機能がたったひとつの遺伝子で制御されているはずがない。大隅博士らはまだ他にもオートファジーに必要な遺伝子があると考えた。しかし、5000個の変異体を検査してオートファジーに異常があったのはわずかにapg1変異体だけである。そのまま続けては途方もない仕事になる。 　ここで大隅博士らは巧妙な戦略を立てた。オートファジーができないと死にやすくなるという性質に注目したのである。いきなり顕微鏡で検査するのではなく、まず飢餓で死にやすい細胞を選ぶことにした。死んだ細胞は寒天培地上で赤くなるように工夫しておくことで、より多数の細胞を一気に検査できるようになった。実際には3万8千種類の変異体が検査された。しかし、飢餓で死にやすくなるのは、なにもオートファジーの異常だけが原因ではない。そこで、第二の検査方法として例の顕微鏡検査を行った。その結果、最終的にapg1を含めて14種類のオートファジー不能変異体が同定された。この膨大で精緻な研究のほとんどは、大隅博士と当時修士大学院生であった塚田美樹氏のわずか2名によって行われた。この記念すべき研究成果は1993年に「FEBS　Letters」という雑誌に小さな論文として発表された。そのためか、この発表はただちに世界的なオートファジー研究の爆発にはつながらなかった。 　しかし、この14種類の変異体とそれにもとづく遺伝子の発見こそが、オートファジー研究の歴史を大きく変える事件だったのである。今ではこの論文はオートファジー研究史上最も価値ある論文のひとつとして世界中が認めている。”（ｐ079） 　“オートファゴソームがどのようにして作られるかという基本的な問題がまだ解かれていない。飢餓であるというのに何を材料にして作られているのだろうか。”（図は読売新聞2016/12/10より） 　不要なものをどのようにして分解しているのかという問題も完全に解決されていない。例えば赤血球にはミトコンドリアがほとんどない。しかし、オ－トファジー欠損症のマウスでも赤血球のミトコンドリアは消えていた。したがって、“赤血球のミトコンドリア分解にはオートファジーは不要であると云うのが、筆者（水島）らの出した最初の結論であった。しかしその後、血液細胞系だけでオートファジーがノックアウトされるマウスを作製すると、そのようなマウスは重篤な貧血（赤血球数減少）になることが複数のグループから報告された。そして、そのようなマウスの赤血球では分解されずに残っているミトコンドリアが正常より多く観察された。このことは、オートファジーがやはり赤血球内のミトコンドリア分解に部分的に関係していることを示唆している。”“同じように細胞小器官が分解される水晶体や角化細胞にも大きな異常はみられていない。これらの事実は、まだ私たちの知らない大規模な分解方法が素材することを示唆している。”（ｐ.162） （水島昇『細胞が自分を食べるオートファジーの謎』PHPサイエンスワールド新書、2011年）

▲「体内時計」を刻む遺伝子の発見にノーベル賞　2017年 　1984年に体内時計をつかさどる遺伝子を特定し、その働きを解明した 米国の研究者3人が2017年に生理学・医学賞に輝いた。 　70年代、遺伝子変異があるショウジョウバエの体内時計が狂うことが分かり、 遺伝子研究が進んだ。そうしたなか、米ブランダイス大のジェフリー・ホール名誉教授と マイケル・ロスバッシュ教授のグループと、米ロックフェラー大のマイケル・ヤング教授 のグループが、それぞれ別別にショウジョウバエの行動リズムに変化をつける遺伝子 「ピリオド（period）」を特定した。 　ショウジョウバエの細胞内では夜間、ピリオドの情報をもとに、タンパク質が合成される。 このタンパク質は日中、ピリオドの働きを妨げながら、徐々に量が減っていく。すると、 再びピリオドが働きだし、タンパク質の合成が始まる。 　ホール、ロスバッシュ両氏は、ピリオドとタンパク質による一連の反応が約24時間の 周期で繰り返していることを突き止めた。さらにヤング氏は94年、別のタンパク質が ピリオドの働きを妨げるのに関係していることも見つけた。 　こうした遺伝子は人間にもあり、体内時計が乱れると睡眠障害などが起きることが 指摘されている。体内時計と病気の発作との関連性や、体内時計に合わせた 投薬の研究も進む。ただし、「なぜ周期は約24時間なのか」など、根本的な謎は 解明しきれていない。 　近藤孝男・名古屋大学名誉教授（時間生物学）は「遺伝子を特定した彼らの成果が 起爆剤になり、研究の裾野が広がった」とたたえている。 （2017年10月8日　読売新聞　12版　くらしサイエンスより）

▲グッドセル『人体の分子の驚異』（青土社，1998）

●第４項　核酸
　　核にある核酸　　　　DNA（デオキシリボ核酸）　染色体を構成
　　細胞質にある核酸　RNA（リボ核酸）　　　タンパク質合成に働く

　　核酸に関する詳しい内容は「遺伝と変異」や「分子遺伝学」の項目にて。

● 第５項　無機質（ミネラル）

　鉄 Fe は１日に　10mg摂取することが必要（成人男性）。成人女性は12mg。
　　　ヘモグロビン，ミオグロビン，チトクロムの主成分である。
　　　ヒジキに多い。ほうれん草、玉子、レバーにも多い。
　　　鉄瓶やフライパンを通しても摂取可能である（吉里1989）。
　　　ただし過剰摂取は有害。特に６歳以下の幼児には悪影響を及ぼす場合があります。
　　　
　　　銅なべも銅が溶出するのかという生徒の質問がありました。｢銅なべ　銅　食品｣で
　　　ネット検索すると、銅なべからも溶出するとあります。銅も必要なミネラルの一つです。
　　　

　マグネシウムMg　歯や骨に含まれる。
　　　　　　　　　　　　クロロフィルの成分でもある。不足すると植物の葉は白化。

　カリウム　　K　　細胞内に多い。バナナはカリウム分を摂取しやすい食物で、スポーツ選手が
　　　　　　　　　　　　競技の合間に取る。

　ナトリウム　Na　　細胞外に多い。神経興奮に重要な役割をする。

　カルシウム　Ca　骨や筋肉に多く，細胞同士の結合に働く（Ｃａのうち99％は骨や歯に存在）。
　　　　　　　　　　　　ビタミンＤと同時に摂取しないと吸収されない。
　　　　　　　　　　　　老人の過剰なカルシウム摂取は血管を硬化させ、
　　　　　　　　　　　心臓に負担をかけるので有害だという。
　　　　　　　　　　　　過剰摂取を防ぐためサプリは利用しないこと。

　亜鉛 Zn　　　　　鉄に次いで多い。細胞分裂が盛んな組織に多い。100種類以上の酵素を助けている。
　　　　　　　　　　　カキと海苔に豊富、ワカメ、昆布、レバー、カニ、スルメなどにも多い
　　　　　　　　　　　不足すると発育や味覚に障害。過剰摂取は銅の吸収を妨げる。
　　　　　　　　　　　（銅はノルアドレナリン生成、ＡＴＰ生産に有用など重要なミネラル）　　　　
　　　　　　　　　　　　油絵の具の白はＺｉｎｃ　Ｗｈｉｔｅというが，zincとは亜鉛のこと。

　　　　　→　食事のバランスについて　”海のものと山のもの”｢窓ぎわのトットちゃん｣より
　　　　　　　　ごはんを大切に　“五分づき、朝食はごはん・みそ汁・漬物、おやつはおにぎり”
　　　　　　　　（幕内秀夫の本より）

▲『からだとミネラルの話』（オーム社，1998）
▲杉田浩一『｢こつ｣の科学』（柴田書店，1971）
▲生田哲『人気サプリメントのウソとホント』（講談社α文庫，2006）
▲幕内秀夫『じょうぶな子どもをつくる基本食』（講談社α文庫，2007）