Transcript 第11章 タンパク質
アミノ酸 Ｈ ＮＨ２－Ｃ－ＣＯＯＨ アミノ基 Ｒ カルボキシル基 ● アミノ酸： アミノ基をもったカルボン酸 加水分解 タンパク質 非常に多数 アミノ酸 脱水縮合 （約 20 種） ● 生物の多様性： 単純な要素の組み合による 1 主なアミノ酸の構造 酸性基が２個ある 塩基性基が２個ある （体内で合成されないもの、次ページ） 2 必須アミノ酸 ● 体内で合成できない（必須アミノ酸、必須脂肪酸、ビタミン） ⇒ 合成酵素がない ● 必須アミノ酸の不足 ⇒ 必要なタンパク質を作れない ⇒ 他のアミノ酸は脂肪になる ● 良質のタンパク質 ＝ 必須アミノ酸が多い 通常のタンパク質なら ： 必要量： 50g/日 70g/日 ● 動物性タンパク質： 必須アミノ酸が多くバランスもよい ● トウモロコシ： トリプトファンがない ● 小麦（タンパク含有率= １０％ ） ： トリプトファン、リシンなし ● 米（ ７％ ） ： 全ての必須アミノ酸を含有 ● 大豆（ 40% ） ： 動物性タンパク質に近い組成 ⇒ 畑の肉 ●必須アミノ酸: 動物性タンパクに少ないものは植物性タンパクに多く、 植物性タンパクに少ないものは動物性タンパクに多い ●動物性食品 ＋植物性食品 ⇒ 不足アミノ酸を補い合う 3 タンパク質の消化 （加水分解） ● タンパク質 ⇒ オリゴペプチド ＋ アミノ酸 ⇒ 腸で吸収 ● タンパク質のままで吸収されるものもある ⇒ 食品アレルギー ● タンパク質を多量に食べても筋肉は増えない ⇒ 貯蔵機能がない ⇒ 脂肪で肥満 4 旨味物質 ● 味覚、臭覚： 物質の到達を知覚； 化学感覚 （● 視覚、聴覚、触覚、温度： エネルギ－を知覚； 物理感覚） ● タンパク質は大きくて味覚器に入れない ⇒ 味がない ⇒ 肉の味 = 含まれている小さな分子（アミノ酸、旨味物質）の味 ● 基本味： ［甘味、塩から味、酸味、苦味］＋旨味 ● ３大旨味物質： 日本人が発見 ● グルタミン酸ナトリウム： 野菜､昆布に多い ● イノシン酸： 鰹節に多い ● グアニル酸： 椎茸に多い ● グルタミン酸 ＋ （イノシン酸、 グアニル酸） ⇒ 相乗作用 ● 動物性と植物性の食材を組合わせる ⇒ 旨味物質が作用を強 め合う（おいしい） ＋ 栄養バランスがよい（健康によい） ● 醤油： ３大旨味物質と各種アミノ酸を含む ⇒ 汎用調味料 5 味が示すもの ● 旨味： 基本味（味蕾が対応）の一つ； 「UMAMI」 は世界の共通語 ● 辛味、渋味、えぐ味： 口の皮膚感覚 ● 甘味： 糖類（エネルギ－源）の存在 ● 塩味： 金属イオン（ミネラル分）の味 ● 旨味： タンパク質； 体の構成要素 ● 苦味： 有害物質（アルカロイドなど）の存在 ● 酸味： Ｈ＋ の味； 腐敗や果物などの未熟さを示す ● 人間も動物も先天的には、甘味、塩味、旨味を好み、 苦味、酸味を嫌う ● 味と消化： おいしい味は消化液の分泌を増やす ● 胃への直接注入では増えない ● 味と香り： 風邪で鼻が詰ると食物がまずい 6 タンパク質の分類 ●蛋白質： 蛋＝鶏卵、蛋白＝卵白 （プロテイン： 最も重要なもの（ギリシャ語）） ●ポリペプチド（ペプチド）： タンパク質より小さい： インシュリンなど ●構造タンパク質： 体の構造をつくる ●コラ－ゲン（繊維性；全タンパク質の約３０％ ）： 筋肉、皮膚 ●ケラチン： 毛髪、爪、羊毛 ●機能タンパク質： 酵素など 7 アミノ酸からのタンパク質の生成 アミノ酸 重合(水分子が取れて結合） タンパク質 ペプチド結合（アミド結合の一種） 8 タンパク質の一次構造 ● アミノ酸の種類と結合順序（一次構造） ● 鎌状赤血球症： ヘモグロビン287個のアミノ酸成分が１つだけ違う ⇒ 悪性貧血 （マラリアに強い ⇒ 貧血よりもマラリアの方が脅威 ⇒ 生存に有利） ● 生物進化の過程も示す： 構成アミノ酸の変異： 700 万年に１回 例： ヘモグロビンのα鎖（アミノ酸数141個） ●ヒトとゴリラでは １個異なる ●ヒトとウマでは 18 個異なる 9 タンパク質の高次構造 ● タンパク質は、所定の形のとき、その機能を示す ●アミノ酸の並び方（１次構造）から一番安定な形が決まる ● タンパク質の高次構造 （二～四次構造）： 立体的な構造 ● α- ラセン構造： 球状： 水溶性で壊れやすい： 機能タンパク質（酵素、ヘモグロビン等） ● β- シート構造： 繊維状： 水に溶けにくい： 構造タンパク質（ケラチン、コラーゲン等） ● 分子鎖が集まって、タンパク質としての機能を果たす場合： ヘモグロビンなど 10 タンパク質の二次構造 水素結合 11 ミオグロビン αｰラセン 構造の例 12 タンパク質の高次構造を保つ結合 イオン結合 共有結合 強い結合 水素結合 弱い結合 疎水結合 13 タンパク質の変性 ●タンパク質の性質は、 ●物理的要因 ： 加熱、凍結、強い攪拌 ●化学的要因： 酸、アルカリ、有機薬品、 重金属イオンなどの添加 で変化 ⇒ 変性 ●変性： タンパク質の空間構造 ＝形（高次構造）が変わる ⇒ 性質が変わる 鎖が伸びて結合 ⇒ 凝固 14 タンパク質の変性の例 ● 熱変性 ● ゆで卵や火傷 ● ビフテキの焼き方： ① 強火で焼く （表面が変性 ⇒ 肉汁の漏れ防止） ②中火または弱火で焼く （中心部を熱変性） ● 酸による変性 ● 締め鯖： 軟らかい鯖の切身 ⇒ 酢につける ⇒ 硬くなる （ ●酢締め： 塩をふっておくとよく締まる） ● ヨ－グルト： カゼイン（牛乳のタンパク質）を 乳酸（乳酸醗酵）で変性 ● 腐敗（酸敗）した牛乳も凝固 ● 塩類による変性 ● 豆腐： 豆乳を硫酸カルシウム、塩化マグネシウムで凝固 ● 変性したタンパク質： 味が変わる； 消化されやすい 15 パーマの原理（S-S結合の組み換えによる変性） シスチン ケラチン 開裂 システイン 組合せの変化 ⇒形の変化 ずれる 再結合 髪の毛の寝癖： 水分（汗）による水素結合の組換え ⇒ タンパク質の立体構造の変化 16 酵素：生物がつくる触媒 ● １つの細胞： 約２千種もの化学反応 ● 生体反応： １つの反応に１つの酵素 ● 必須アミノ酸、必須脂肪酸、ビタミン： 合成酵素がヒトにない ● 構成酵素： 先天的にある ● 誘導酵素： 刺激により生成 ⇒ 抗生物質耐性病原菌、殺虫剤耐性害虫、 飲酒による薬物分解酵素 17 酵素の機能 (1) 反応を大幅に速める ● 酵素がなければ、１回の食事の消化時間は５０年 酵素 + 基質 ⇒ 酵素基質複合体 ⇒ 生成物 ＋酵素 活性化エネルギー（反応の障壁）を下げる (2) 選択性が高い： 反応ごとに酵素がある ● 基質特異性： 特定のものとだけ反応 ● 反応特異性： 特定の反応だけをする (3) 酸、アルカリ、熱などで変性を受ける ⇒ 酵素活性を失う 18 活性化エネルギー 酵素がない場合 反応の障壁 酵素がある場合 19 酵素活性の pH 依存性 胃 に あ る 消 化 酵 素 普 通 の 消 化 酵 素 ←酸性が強い ● なぜピロリ菌は強酸性の胃で生きられるのか ● ニンジンはビタミン Ｃ 酸化酵素をもつ ⇒ ニンジン入りのジュ－ス等ではビタミンＣが分解 ⇒ レモンや酢を加える ⇒ 酵素が不活性 ⇒ ビタミンＣが減らない 20 酵素活性の温度依存性 熱変性で失活 酵素の熱変性による失活 ⇒ ４０℃以上の発熱の危険性 食品の保存性の向上 21 タンパク質分解酵素 ● タンパク質分解酵素は自己分解 ⇒ 活性を失う ● 胃壁はなぜ胃液で消化されないのか？ ⇒ 消化性潰瘍 ● 魚肉や畜肉の味の放置による変化 ● 新しいほどおいしいか？ ● 放置でタンパク質分解酵素が作用⇒ アミノ酸量が増える ● ＡＴＰ から イノシン酸（旨味物質） が生成 ● 死直後の牛肉は堅い ⇒ 冷蔵庫に保管 ⇒ 軟化し旨くなる。 ● 毒素： タンパク質性の有毒物質（酵素）； 強力 ● ボツリヌス毒素： 1 mgで 1400 万人を殺せる（熱で無毒化） ● 毒物： 青酸カリ； 300 mg で１人を殺せる ● 蛇毒： 酵素； 毒蛇を丸ごと煮て食べたらどうなるか？ 22 酵素の働き ● 緑茶： 分解酵素を失活させたもの； 不発酵茶 ● 紅茶： 酸化酵素を働かせたもの； 発酵茶 ● ウーロン茶： 半発酵茶 チロシナーゼ（酸化酵素） ● チロシン（アミノ酸） メラニン色素 （褐色） ● リンゴ、バナナ、ジャガイモ、レンコンの切り口の着色 ● 着色防止： ① 加熱、塩水、酢 ← 酸化酵素の不活性化 ② 水洗 ← 酸化酵素は水溶性 ③ 切れる包丁を使う ← 酸化酵素は細胞内にある ● 日焼け、シミ、ソバカス： 美白剤； チロシナーゼ阻害剤 ↑ 自己防御作用 23 食品工業での酵素の利用 24 窒素の排泄 ● 窒素： アミノ酸、タンパク質、核酸などの構成原子 ⇒ 代謝 ⇒ アンモニア（有毒） ● 窒素の排泄法 ●水中生物： アンモニアのまま ●多くの陸上動物： 尿素（低毒性）として尿と共に ●鳥類： 尿酸塩（固体）： 尿をしない⇒ 体重を軽くす る 25 26 狂牛病の病原体 正常型プリオン（糖タンパク質、ヒトにもある） 感染型プリオン （立体構造が変化） 感染型プリオン（狂牛病の病原体） （タンパク質分解酵素の作用を受けない。脳血液関門を通過する） 遺伝子がないのに増殖性と伝染性をもつ ⇒ 生物の定義の変更 27 BSE発症のメカニズム ①異常プリオンが 脳に進入 ⇒ ②プロテインXが正 常と異常のプリ オンの仲立ちを する ⇒ ③正常プリオンが 異常プリオンに 変異⇒ ④異常プリオンが 増えて脳がスポ ンジ状になる 28