生化学

タンパク質の分解・アミノ酸の代謝(筋肉の分解の学習) 

以前「ダイエットの際には断食・絶食はするな」と書きました。

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筋肉(タンパク質)が分解されるからです。このことからわかる通り、タンパク質の分解について詳しく学ぶことは重要でしょう。タンパク質は、「アミノ酸」の集合体です。今回は、このアミノ酸代謝について学習します。

アミノ酸代謝について(復習+α)

まず、タンパク質は「アミノ酸」がつながってできています。アミノ酸の図(化学式)は以下のようになっています。

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本題とはそれますが、人の体には20種類のアミノ酸があります。

「アミノ酸 構造式」の画像検索結果

参考ページ

アミノ酸の構造

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話を「アミノ酸代謝」に戻しましょう。

アミノ酸は炭素部分アンモニア部分でできています。

上図の青いアンモニア部分赤い酢酸部分が反応して繋がっていきます(ここまでは高校化学分野になります。)このアミノ酸がつながるとタンパク質になります。(以下図)

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このタンパク質がバラバラにされて以下の図のようになります。(アミノ酸)

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このアミノ酸が、さらに分解されて、炭素骨格部分は糖新生や脂肪酸を合成、アンモニア部分は尿素となるのでした。

 タンパク質

⇒アミノ酸

炭素骨格+アンモニア

糖新生+脂肪酸合成+尿素

ここまでが前回の復習+αです。今日は

  • 炭素骨格の糖新生や脂肪酸合成、
  • アンモニア⇒尿素(尿素回路)

について学びます。

勉強の前にアミノ酸を覚えよう

「アミノ酸 構造式」の画像検索結果

参考ページ

アミノ酸の構造

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先ほど貼りましたこのアミノ酸たち。

1個1個が別々な反応をするので、しっかり学習するなら、全て覚えてあげなければなりません。(アミノ酸の名前等)

以下の文章では、アミノ酸の名前だけは出します。他にもいろいろ新しい語が出てきます。分かんなかったら読み飛ばしてください!

始めの反応

始め、アミノ基転移反応と酸化的脱アミノ反応が起きます。図で書くとわかりやすいので以下に示しましょう。

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アミノ酸はアミノ基転移反応でαケトグルタル酸と結びつき、αケト酸とグルタミン酸になります。

αケト酸は炭素骨格代謝へ、グルタミン酸は酸化的脱アミノ反応によって、アンモニアとαケトグルタル酸になります。

アンモニアは尿素となり、尿酸回路へと行きます。

アミノ酸の炭素骨格の分解

アミノ酸の分解はアミノ酸の種類によって、2つに分かれます。

  • 糖原生アミノ酸による糖新生
  • ケト原生アミノ酸による脂肪酸、ケトン体生成

それぞれについて見ていきましょう。

糖原生アミノ酸による糖新生

「糖分はエネルギー」なんて言います。糖にはグルコースというエネルギー源がたくさん含まれているからです。

この糖を自分で作ろうとするのが「糖新生」なのですが、糖原生アミノ酸は、この糖新生の材料を作るのです。

  •  アミノ酸
  • ⇒糖新生の材料
  • ⇒糖新生⇒エネルギー

糖新生の材料

「糖新生の材料」は

  • ピルビン酸
  • αーケトグルタル酸
  • スクシニルCoA
  • フマル酸
  • オキサロ酢酸

です。

ピルビン酸

アミノ酸の内、

  • システイン
  • アラニン
  • セリン
  • グリシン
  • トレオニン

以上5つがピルビン酸となります。(ここからは覚えるしかないです。)

そして、システイン、アラニン、セリンは直接ピルビン酸になるのですが、残り二つは

「トレオニン⇒グリシン⇒セリン⇒ピルビン酸」と変化します。

ああーややこしい!ということで

僕は「トレーニングしていたグリセリ(勝手につけた人の名前)アラシス(死す)」と覚えました。

トレーニングしていたグリセリ」でトレオニン⇒グリシン⇒セリンを表現しています。

αーケトグルタル酸

αケトグルタル酸は別称「2オキソグルタル酸」です。

アミノ酸の内、

  • アルギニン
  • プロリン
  • ヒスチジン
  • グルタミン
  • グルタミン酸

これらがαケトグルタル酸となります。

また僕のごろ合わせを紹介すると、「グルグル歩(アル)いたプロの方、ヒステリーおこしました。」

スクシニルCoA

  • メチオニン
  • システイン

これらがスクシニルCoAとなります。

オキサロ酢酸

オキサロサク酸になるのはアスパラギン酸だけです。どちらも酸つきなんですね。

ケト原生アミノ酸

  • ロイシン
  • リシン

この両者はケト原生アミノ酸です。(他にもあるが、糖原生アミノ酸の特徴も持つ)

両者はアセチルCoAアセト酢酸を生成し、脂肪酸またはケトン体を作ります。

アンモニアの代謝

アンモニアは肝細胞の尿素回路を通して、尿素へと変換されます。尿素回路については以下の通り。

図5

[5] 尿素回路[urea cycle] | ニュートリー株式会社

NUTRI ニュートリー株式会社より

尿酸回路はできれば覚えちゃいましょう!

アンモニアの代謝は全体として、

Nh2+H2CO3+アスパラギン酸

→尿素+フマル酸

という反応になります。

先天性アミノ酸代謝異常症

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こちらにも出てきた病気があります!ぜひお時間があれば参考になさってください!

メープルシロップ尿症

分岐枝アミノ酸である、バリン・ロイシン・イソロイシンの代謝がうまくいかなくなると分岐鎖αケト酸がたまり、メープルシロップ尿症になります。

フェニルアラニン尿症・アルカプトン尿症

共にフェニルアラニン分解経路の酵素に異常が生じて起こる病気。