生体高分子とは

生物の細胞を構成する主な物質は、生体分子として知られています。これらは主に炭素原子を含み、複数の結合を確立し、他の原子と一緒に強力で安定した鎖を形成することができる元素です. 生体分子は、高分子、ポリマーを形成する大きな分子、つまり、モノマーと呼ばれるより単純な化合物の繰り返しで構成される物質と見なされます。

最も豊富な生体高分子は、脂質、タンパク質、炭水化物、および核酸です。

脂質

脂肪、油、ワックス、コレステロールの成分である脂質は、水に溶けず、エネルギーを蓄えるという特徴があります。これらは、3 つの脂肪酸モノマーに結合したグリセロールモノマーで構成されています。グリセロールで構成された脂質の部分は水と親和性がある傾向がありますが、脂肪酸を含む部分は水をはじきます。

脂質の中で際立っているのは、細胞膜の構造を作るリン脂質と、細胞膜の一部でもあり、細胞による刺激や物質の認識に関与する糖脂質です。

脂質は次のような反応をします。

• 個人が必要とするときに脂肪酸が形成される脂質生成。
• 脂質が脂肪酸に変換される脂肪分解またはベータ酸化。

タンパク質

タンパク質は、アミノ酸と呼ばれる単量体がどのように構成されているかによって、さまざまな形を獲得するという特徴があります。アミノ酸配列は、ペプチド結合として知られる接合部を介して連結されています。分子内に存在するアミノ酸の数に応じて、ジペプチド(2 つのアミノ酸)、ポリペプチド(10 を超えるアミノ酸)、またはタンパク質自体 (アミノ酸の鎖が大きく、十分に安定している場合) を形成できます。

これらの生体高分子は、生物の質量の大部分を構成し、組織を形成しています。また、触媒（化学反応を加速する物質）やホルモン（別の組織や臓器の機能を刺激または調節する物質）としても働き、細胞膜の一部でもあります。

タンパク質は、細胞小器官であるリボソームがアミノ酸の結合に関与する過程で形成されます。タンパク質が分解されると、アミノ酸成分が分解されます。アミノ基と呼ばれるこれらの成分の1つは、窒素廃棄物として知られるさまざまな物質の形で除去できます。そのような老廃物は、尿などの物質を通じて体から排出されます。

炭水化物

炭水化物、炭水化物または糖とも呼ばれる炭水化物は、それらのリンクが大量のエネルギーを蓄えるという事実によって特徴付けられます. 炭水化物のモノマーは単糖類であり、その中で最もよく知られているのはグルコースです。単糖類は、植物由来の砂糖であるスクロースなどの二糖類や、大きな単糖分子である多糖類を形成することができます。

植物のデンプンや動物のグリコーゲンなどの一部の多糖類は、糖の貯蔵形態です。セルロースのような他のものは、植物細胞の構造分子です。炭水化物は、以下のような反応を起こします。

• グルコースがアミノ酸などの物質から形成される糖新生。
• グリコーゲン形成: グルコースがグリコーゲンとして肝臓に保存されます。
• 解糖系では、グルコースがそれぞれピルビン酸と呼ばれる 2 つの単純な分子に分解されます。
• クレブス サイクルでは、各ピルビン酸分子がミトコンドリアに入り、そこでアセチル CoA と呼ばれる化合物が形成されます。このプロセスは、アデノシン三リン酸 (ATP) の形でエネルギーを放出し、二酸化炭素と水を生成します。
• グリコーゲンからグルコースが放出されるグリコーゲン分解。

核酸

核酸は、ヌクレオチドと呼ばれる単位で構成される生体分子であり、ヌクレオチドは、窒素塩基、炭水化物、およびリン酸基で構成されています。核酸には、デオキシリボ核酸 (DNA) とリボ核酸 (RNA) の 2 種類があります。

• 窒素塩基は、窒素を含む分子であり、基本的な性質を持っています。つまり、正電荷を帯びた水素原子を獲得する傾向があります。DNA の窒素塩基は、アデニン、グアニン、サイトカイン、およびチミンです。RNAのそれらは、アデニン、グアニン、サイトカイン、およびウラシルです。
• 核酸の各ヌクレオチドの炭水化物はペントースです。ペントースは、構造内に 5 つの炭素を含む糖です。デオキシリボースと呼ばれる DNA ペントースは、リボースと呼ばれる RNA ペントースとは異なります。
• リン酸基は、 4 つの酸素原子に囲まれたリン原子で構成されるイオンです。

DNA

DNAは、ヌクレオチドの 2 本の相補鎖で構成されています。これらの鎖は二重らせんに巻き付いています。この分子は何百万もの遺伝子、つまりヌクレオチド配列が生物の特徴を決定する DNA のセグメントで構成されています: 身長、体重、肌の色、血液型など。

RNA

RNAは、ヌクレオチドの一本鎖で構成されています。RNA には、メッセンジャー (RNAm)、リボソーム (RNAr)、トランスファー (RNAt) の 3 種類があります。

• メッセンジャー RNAは、DNA からコピーされたヌクレオチドから作られます。これは、コドンと呼ばれる 3 つのヌクレオチドの配列を持っており、tRNA によって運ばれる相補的な配列と結合すると、タンパク質の形成を可能にします。
• リボソーム、またはリボソーム RNA はリボソームに関連付けられており、その機能はタンパク質の形成です。
• トランスファーRNA は、アンチコドンと呼ばれる 3 つのヌクレオチドの配列を持っており、コドンと結合すると、結合すると新しいタンパク質を形成するさまざまなアミノ酸が追加されます。

ソース

Curtis、H.、Barnes、N.S.、Schnek、A.、Massarini、A. Biology。第7版。エディトリアル メディカ パンアメリカーナ、ブエノスアイレス、2013 年。

Zumdahl、S.化学の基礎。第5版。マグロウヒル・インターアメリカン、メキシコ、2007年。