たんぱく質の多様な機能によって、複雑な生命現象が支えられている。

たんぱく質の働きと構造

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たんぱく質の働きと構造

老化とは

次に多い性分がたんぱく質で、体全体の15〜20%を占めています。

 

たんぱく質は、量も多く種類も多く、単細胞の大腸菌でも、およそ3000種類あるといわれ、ヒトではおそらく3万から10万種類あると予想されています。

 

そのたんぱく質の一つひとつが、決められた活動を担うことによって、複雑な生命現象を支えています。

 

たんぱく質は多様な機能を持ち、酵素、輸送たんぱく質(血液のヘモグロビンなど)、貯蔵たんぱく質(鉄を貯えるフェリチンなど)、防御たんぱく質(抗体など)、収縮たんぱく質(筋肉を構成するミオシンなど)、ホルモン(インスリンなど)、構造たんぱく質(コラーゲンなど)という分類ができます。

 

たんぱく質分子構成しているひもは、アミノ酸がたくさん結合したもので、アミノ酸は20種類あります。

 

それぞれのたんぱく質はこれらのアミノ酸がさまざまに配列し、結合してできています。

 

酵素の働くしくみ

酵素は生命活動の要

化学反応の進行を速める物質を触媒といいます。

 

酵素は、体の中で起こるさまざまな化学反応の進行を促進する働きを持つたんぱく質で、生体触媒と呼ばれます。

 

酵素が働くためには、本体のたくぱく質以外の物質を必要とすることで、つまり助っ人を必要とする酵素で、助っ人は補助因子と呼ばれ、金属イオンや複雑な有機化合物などです。

 

体の中では、37℃ぐらいの低い温度で、pH(水素イオン濃度)も中性(pH7)付近というおだやかな条件のもと、反応が進行しています。

 

しかも何百種類もの反応が、小さな細胞の中で混乱もなく整然と進行して、間違いなく決まった生産物ができてきます。

 

これは酵素のおかげです。

 

酵素はある特定の物質を選び出して作用し、特定の反応を進行させます。

 

これは基質特異性といわれ、酵素の重要な性質です。

 

細胞の中では、数百種類以上の化学反応が同じに起こっているのですから、それぞれの反応に対応した酵素があるおかげで。

 

混乱もなく整然と反応が進行していきます。

 

逆にいうと、化学反応の種類と同じ数だけ酵素が必要なわけで、実際何千種類もの酵素が体の中にあります。

 

生物は酵素の助けを借りて、食物を消化して燃料と体の部品を作り、酵素で燃料を燃やしてエネルギーを作り、また部品とエネルギーを使って複雑な体の成分を合成します。

 

そして、自分の体を維持し、子孫を作ります。

 

酵素なしには生命活動を営むことはできません。

 

DNAは二重螺旋(らせん)の長い鎖

二重螺旋(らせん)が遺伝情報を担う

親の特徴が子に伝えられる、という生物にとって重要なこの性質は、遺伝と呼ばれています。

 

遺伝子の正体がDNA(デオキシリボ核酸)。

 

DNAは、ヌクレオチドと呼ばれる物質が多数結合した巨大分子です。

 

ヌクレオチドは、塩基と呼ばれる成分とデオキシリボースという糖とリン酸からできています。

 

二重らせんは、この糖とリン酸の部分が連なった長い鎖が2本、ねじれ合った構造になっています。

 

この2本の鎖をつないでいるのが塩基です。

 

塩基にはアデニン(A)、グアニン(G)、シトニン(C)、チミン(T)の4種類があります。

 

2本の鎖の向かい合った二つの塩基の組み合わせは決まっていて、片方の鎖の塩基がAのときは、もう一方の鎖の塩基はTとなり、片方がGのときは、もう一方はCとなります。

 

これは片方の鎖の構造(塩基の並び方)が決まれば、一方の鎖の構造(ペアとなる塩基)が自動的に決まることを意味しています。

 

細胞分裂する際には、新しくできる細胞のためのDNAがもう1組必要となります。

 

DNAの2本の鎖が解け、それぞれが鋳型となって新しい相手の鎖が合成されます。

 

まったく同じDNAが2組できるため、この過程は複製と呼ばれます。

 

このしくみは、塩基のペアの考え方で説明でき、DNAの二重らせんの構造のしくみが、生物の自己複製のナゾを解くカギとなりました。

 

DNA→RNA→遺伝子情報の流れ

遺伝子とは塩基が配列したひとまとまりのことです。

 

DNAの分子は非常に大きく、この巨大分子の中に約4000の遺伝子がずらりと並んでいます。

 

ヒトのDNAは、塩基のペアを30億個、遺伝子を三万余り持つといわれています。

 

遺伝子の持つ情報は、たんぱく質の合成のための設計図で、各たんぱく質のアミノ酸の配列順序の情報が、4種類の塩基の配列順序の形で書き込まれています。

 

たんぱく質が合成される際には、RNA(リボ核酸)という物質が情報伝達の仲介、DNAの物情報はRNAに写し取られ(転写という)次にRNAの情報に基づいてアミノ酸を組み合わせ、たんぱく質が作られる(翻訳という)。

 

ただし、すべての遺伝子がいつも転写され翻訳されているわけではなく、細胞はそのとき必要な遺伝子のみを転写し、翻訳してたんぱく質を作り、ここには複雑なしくみが存在します。

 

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