管理栄養士erinaの”半年の独学で国家試験に合格”〜読者が作り上げるブログ〜

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それでは、「生体エネルギーと代謝」から二問出題します。






次回、解説します。

今日は、生体エネルギーと代謝についてお話します。
「酵素」の部分は、管理栄養士の国家試験でも狙われやすいポイントです。
しっかり学習しておきましょう。

【独立栄養と従属栄養】
植物やある種の細菌のように、
光合成などによって無機物だけを用いて自らが必要とする有機物を合成し、
体外から有機物を取り込んずに生きることを独立栄養いいます。
一方、ヒトや動物、菌類、多くの細菌のように、
他の生物が合成した有機物に依存して生きることを従属栄養といいます。

【異化と同化】
外界から取り込んだ物質を変化させる過程を代謝といい、代謝には同化と異化の2つがあります。
同化とは、摂取した食物から必要な物質を合成・変換する過程をいい、
異化とは不必要になったものを分解・排泄する過程をいいます。

【高エネルギーリン酸化合物】
異化により発生したエネルギーは一時的に高エネルギーリン酸化合物として貯蔵され、
さまざまな吸エルゴン反応の合成、生体膜の能動輸送、筋肉の収縮などに用いられます。
高エネルギーリン酸化合物の代表が、ATP（アデノシン三リン酸）です。


【生体エネルギーの獲得】
生体は、糖質・脂肪・たんぱく質を取り入れ、体内で変化させることで、
生命維持に必要なエネルギーを得ています。
概略的には、食物中の有機分子の炭素C、水素Hno電子を取り去り、
二酸化炭素CO2と水H2Oに分解す津家庭の反応を通じて、エネルギー（ATP）を生成しています。


【酵素】
酵素は、生体において化学反応を触媒するたんぱく質です。
触媒とは、それ自身は変化せず、化学反応の速度を速めるものです。
酵素を含め触媒は、化学反応の活性化エネルギーを低下させることによって反応速度を大きくします。

生体内の体部分の化学反応yは酵素の触媒作用で起こっています。
酵素が作用する物質を基質、反応により生じる部分を生成物といいます。

【酵素の特徴】
・活性部位
　酵素の分子内で、基質と直接結合する部位を基質結合部位といい、
　その中で反応に関与する部位を活性部位といいます。
　活性部位は酵素表面のくぼみや裂け目であり、
　酵素全体からみると比較的狭い領域であることが多くあります。
・基質特異性
　酵素は普通の触媒とは異なって非常に特異的であり、
　１つの酵素は原則として１種類の基質に作用し、１種類の化学反応を触媒します。
　前者を酵素の基質特異性、後者を酵素の反応特異性をいいます。
・最適温度・最適pH
　反応速度は温度やpHによって変化します。
　その酵素が最大の活性を示す温度やpHをそれぞれ最適温度・最適pHといいます。
　酵素はたんぱく質であるため、高温や強酸性、強アルカリ性では変性し、酵素活性を失います。
　一般には、37〜40℃、pH7〜8（中性）付近で最大の活性を示しますが、
　例えば好熱菌の酵素の最適温度は70〜80℃、消化酵素ペプシン最適pHは強酸性のpH2付近であるように、
　特殊な条件下で最大活性を示す酵素もあります。
・捕因子
　酵素は、たんぱく質のみによって反応を行う場合と、
　反応に低分子の非たんぱく質成分の捕因子を必要とする場合があります。
　水溶性ビタミンなどの有機物や金属イオンなどの無機物が捕因子となりますが、
　特に有機物を捕因子とする場合、それを補酵素といいます。
　また、たんぱく質と強く結合している捕因子のことを補欠分子族と呼びます。
　捕因子を必要とするタイプの酵素において、
　捕因子と結合した活性のある完全な酵素をホロ酵素、
　活性のないたんぱく質部分のみをアポ酵素といいます。
　
・反応速度
　酵素濃度を高くすると、反応速度は酵素濃度に比例して増加しますが、
　ある酵素濃度を超えると増加は少なくなります。
　基質濃度を高くすると、反応速度は双曲線状に増加します。
　ある基質濃度以上では、反応速度は一定の値に近づきます。

【酵素反応の阻害】
酵素反応の速度（酵素活性）を低下させる物質を阻害剤（インヒビター）といい、
抗生物質や抗がん剤などに広く利用されています。
阻害剤が結合する部位の違いによって、競合（拮抗）阻害と非競合（非拮抗）阻害に大別されます。
競合阻害剤は、酵素反応の最大速度には影響を与えないが、ミカエリス定数（Km）を大きくします。
非競合阻害剤は、ミカエリス定数（Km）には影響を与えないが、
酵素反応の最大速度（Vmax）を低下させます。
※ミカエリス定数（Km）
ミカエリス定数（Km）とは最大反応速度（Vmax）の半分を与える基質濃度のことであり、
酵素の基質に対する親和性を反映します。
ミカエリス定数が小さいということは、酵素の基質に対する親和性が高いことを示し、
逆にミカエリス定数が大きいということは、酵素の基質に対する親和性が低いことを示します。
なお、ミカエリス定数は酵素の濃度によって変化しません。

【酵素活性の調整】
酵素活性は条件によって変動し、生命維持に都合が良い状態を作り出せるように調整されています。
活性が調整される酵素を調整酵素といい、アロステリック酵素と、
共有結合で修飾されて活性が変化する酵素があります。

【アイソザイム】
同一反応を触媒しますが、たんぱく質の構造が異なる酵素をアイソザイムといいます。
乳酸デヒドロゲナーゼには5種類のアイソザイムが存在します。
乳酸デヒドロゲナーゼのアイソザイムにはそれぞれ臓器特異性があり、各臓器の障害に伴い、
相応するアイソザイムの上昇をみるので、各疾患の診断に用いられています。

【代謝経路】
・糖質
　糖質の主な構成単位であるグルコースは、解糖系でピルビン酸あるいは乳酸にまで分解されます。
ピルビン酸は、酸素が十分に存在する状況下では、アセチルCoAを経てクエン酸回路（TCA回路）に入り、
さらに電子伝達系での反応を受けてATPを産生します。
また、グルコースはグリコーゲンに変換されてエネルギーの貯蔵を行います。
・脂質
脂質から得られた脂肪酸は、β酸化によってアセチルCoAとなり、
グルコースに由来するアセチルCoAと同様にクエン酸回路と電子伝達系でATPを産生します。
また、脂肪酸はトリアシルグリセロール（中性脂肪）に合成されてエネルギーの貯蔵を行います。
一方、グリセロールは解糖系に入り、糖質代謝に組み込まれます。
・たんぱく質
たんぱく質の構成成分であるアミノ酸は、主にたんぱく質合成や体内の窒素化合物合成に使われますが、
エネルギー源としても利用されます。
アミノ酸は一部はアミノ基を失ってα-ケト酸となり、
ピルビン酸、アセチルCoA、クエン酸回路の代謝中間体を経て、
グルコールや脂肪酸と同じようにATPを産生します。
一方、アミノ基はアンモニアを絵h手尿素に変換され、尿中に排泄されます。

次回、問題を出題します。

昨日の核酸の構造と機能の問題の解説です。



【解説】…正答（５）
（１）誤り。
　　　染色体DNAを基にしてmRNAが作られることを転写という。
　　　複製とは、二本鎖DNAを基にして、それと同じ二本鎖DNAを作ることをいう。
（２）誤り。
　　　cDNAはエキソン（エクソン）のみで構成されており、イントロンが含まれていない。
　　　cDNAはmRNAから逆転転写酵素によってつくられる。
（３）誤り。
　　　mRNAにおいてアミノ酸に対応する塩基の配列をコドンと呼ぶ。
　　　アンチコドンは、tRNAにおいてアミノ酸に対応する塩基の配列のことである。
（４）誤り。
　　　ミトコンドリアには、環状二本鎖のDNAが存在する。
（５）正しい。
　　　アデニンとチミン（ウラシル）も互いに相補的塩基対をなす。




【解説】…正答（４）
（１）誤り。
　　　tRNA（転写RNA）は、アミノ酸を運ぶ。
（２）誤り。
　　　RNAはチミンを含まない。チミンを含むのはDNAである。
（３）誤り。
　　　DNAポリメラーゼは、DNAを合成する酵素である。
（４）正しい。
　　　ポリメラーゼ連鎖反応法（PCR法）は、DNAを繰り返し複製し増幅する方法で、
　　　微量のゲノムから目的のDNAを選択的に大量コピーできる。
（５）誤り。
　　　DNAリガーゼは、DNA分子を連結する「のり」の役割をする酵素である。
　　　DNA中の特定塩基配列を切断する「はさみ」の役割をする酵素は制限酵素である。
　　　この2つの酵素は、遺伝子組み換えにおいて不可欠である。
　　　

それでは、「核酸の構造と機能」から二問出題します。







解説は次回公開します。

今日は、核酸の構造と機能についてお話します。

【ヌクレオチド】
ヌクレオチドは、ヌクレオシドにリン酸が結合した化合物です。
ヌクレオチドは、遺伝情報の保存と発現に関与する核酸の構成単位であり、
核酸にはDNA及びRNAの2種類があります。

・塩基
核酸に含まれる塩基には、プリン輪構造をとるプリン塩基と
ピリミジン輪構造をとるピリミジン塩基があります。
主要なプリン塩基としては、アデニン、グアニン、
ピリミジン塩基としては、シトシン、チミン、ウラシルがあります。

・五炭糖
核酸を構成する五炭糖にはデオキシリボースとリボースがあります。
核酸のうち、デオキシリボースを含むものをDNA、
リボースを含むものをRNAといいます。

・ヌクレオチド
ヌクレオチドは塩基、五炭糖、リン酸からなるが、
五炭糖がデオキシリボースのものをデオキシリボヌクレオチドといい、
五炭糖がリボースのものをリボヌクレオチドと言います。
主なヌクレオチドには、ATPやADPがあります。

【たんぱく質の生合成】
細胞の生命返照を担っている本体は、アミノ酸からでてきているたんぱく質であるが、
このたんぱく質のアミノ酸配列を決めているのはDNAです。

・転写（mRNAの合成）
遺伝子DNAのもつたんぱく質の一次構造は、RNAポリメラーゼの働きによりmRNAに写しとられます。
この過程は転写と呼ばれています。
DNAの塩基のアデニン（A）にはウラシル（U）が対応し、
グアニン（G）はシトシン（C）が、CにはGが、TにはAがそれぞれ対応します。
例えば、DNAの塩基配列のGAAはmRNAにはCUUと転写されます。
このようにしてできたmRNAは、核膜孔を通って細胞質中に移動し、リボソームに付着します。

・翻訳
mRNAに転写された遺伝情報にしたがって、リボソーム上でアミノ酸は配列され、
たんぱく質が合成されることを遺伝情報の翻訳といいます。
遺伝情報の翻訳には、tRNAと働きます。
tRNAはアンチコドンと呼ばれる3組の塩基部分をもち、
それに対応する特定のアミノ酸と結合して運搬します。
アミノ酸のtRNAの結合には、エネルギー源としてATPが用いられます。

・スプライシング
DNAはたんぱく質をコードしている領域である絵既存（エクソン）と、
たんぱく質をコードしない領域であるイントロンからなります。
そのため、DNAがRNAに転写されてできるmRNAの前駆体にはイントロンも含まれます。
mRNAの前駆体からイントロンを切断して除去し、
残されたエキソン部分をつなぎ合わせることによりmRNAが合成されます。
このような反応をスプライシングといいます。

次回、問題を出題します。

昨日の問題の解説です。



【解説】…正答（１）
（１）正しい。
　　　インスリンは。21個のアミノ酸からなるA鎖と30個のアミノ酸からなるB鎖が、
　　　2カ所でジスルフィド結合（S-S結合）をした構造をとっている。
（２）誤り。コラーゲンは、三重らせん構造をもつ。
（３）誤り。インスリン受容体は１つの膜貫通領域をもつ。
　　　７つの膜貫通領域をもつのは、Gたんぱく共役型受容体であり、
　　　アドレナリン受容体やグルカゴン受容体がこれにあたる。
（４）誤り。ヘモグロビンは、α鎖2本とβ鎖2本からなる4量体である。
（５）誤り。IgGをはじめとした抗体は、短いL鎖と長いH鎖各2本、
　　　合計4本のポチペプチドからなるY字型構造をとる。

たんぱく質の構造をしっかり理解しておきましょう。

それでは、「たんぱく質・アミノ酸の構造と機能」から一問出題します。




解説は次回公開します。

今日は、たんぱく質・アミノ酸の構造と機能についてお話します。

【たんぱく質とは】
たんぱく質は体の主な構成成分であるとともに、酵素や免疫物質として働き、
あるいは酸素や栄養素の輸送・貯蔵を担うなど様々な生命活動にきわめて重要な機能を果たしています。
炭素（C)、水素（H)、酸素（O)の３元素からなる糖質や脂質との大きな違いは、
この３元素の他に平均で16％もの窒素（N)を含むことです。
この他に少量の硫黄（S)やリン（P)、鉄（Fe)を含むものもあります。

【アミノ酸】
自然界には300種類以上のアミノ酸が存在するが、
たんぱく質を構成するアミノ酸はこのうちの20種類に限られている。
アミノ酸は１つの分子内に塩基性のアミノ基（−NH3)と
酸性のカルボキシル基（−COOH)の両方をもつ化合物です。
�@グリシン、�Aアラニン、�Bバリン、�Cロイシン、�Dイソロイシン、�Eセリン、�Fスレオニン、
�Gシステイン、�Hメチオニン、�Iアスパラギン、�Jグルタミン、�Kプロリン、�Lフェニルアラニン、
�Mチロシン、�Nトリプトファン、�Oアスパラギン酸、�Pグルタミン酸、�Qリシン、�Rアルギニン、
�Sヒスチジン

※太字は必須アミノ酸です。
必須アミノ酸の覚え方は、私は「ヒメイロリフットバス」で覚えています。
→ヒスチジン、メチオニン、イソロイシン、ロイシン、リシン、フェニルアラニン、トリプトファン、
バリン、スレオニン

【ペプチド結合】
たんぱく質はペプチド結合によって、アミノ酸が直鎖状につながっています。
ペプチド結合とは、１つのアミノ酸のカルボキシル基と他のアミノ基の間で水がとれて結合(脱水縮合）
したものです。

【たんぱく質の構造】
・一次構造：ペプチド結合によるアミノ酸配列
・二次構造：ポリペプチド鎖の主鎖の部分部分の規則的な折れ曲がり方。
　　　　　　αーヘリックス構造とβシート構造の2種がある。
・三次構造：二次構造の立体的な組み合わせによるポリペプチド鎖全体の立体構造。
・四次構造：三次構造をもる各ポリペプチド鎖の会合の仕方。

【たんぱく質の分類】
�@単純たんぱく質：アミノ酸のみからなるたんぱく質
�A複合たんぱく質：アミノ酸以外に非たんぱく質成分が結合したもの
�B誘導たんぱく質：�@�Aのたんぱく質が作用を受けて二次的に生成したもの
　　　　　　　　　例）コラーゲンの変性したゼラチンなど
※生理的機能に基づく分類としては、酵素たんぱく質、輸送たんぱく質、収縮たんぱく質、
調整たんぱく質、防御たんぱく質、貯蔵たんぱく質、構造たんぱく質があります。

昨日の問題の解答です。



【解説】…正答（３）
（１）誤り。
　　　リノール酸はn-6不飽和脂肪酸である。
（２）誤り。
　　　パントテン酸は水溶性ビタミンであるビタミンB群の一種であり、複合脂質ではない。
　　　コエンザイムA（CoA）の構成要素である。
（３）正しい。
　　　ホスファチジルコリンはリン酸を含む複合脂質であり、両親媒性物質である。
（４）誤り。
　　　ステロイド骨格をもつ物質を総称して、ステロイドという。
　　　コレステロールはステロイドの一種である。
（５）誤り。
　　　１分子のジアシルグリセロールは１分子のグリセロールに２つの脂肪酸をもつ。

いかがでしたか？
正解出来ましたか？
一見難しく見える内容かと思いますが、特に応用問題は出題されないので、
しっかり理解できていれば得点出来るはずです！

それでは、「脂質の構造と機能」から一問出題します。




解説は次回公開します。