生体分子セッションIV

ジスルフィド結合。ソルトブリッジ。球状タンパク質。繊維状タンパク質。溶媒としての水。水の比熱容量。水の蒸発潜熱。試薬としての水。

小さな硫黄原子が結合を形成してproteinsの複雑な構造を維持できることをご存知ですか?。これらの結合はジスルフィド結合と呼ばれます。それらは、タンパク質分子の複雑な折り目やねじれをまとめる小さな接着剤のようなものです。ご存知のように、proteinsはamino acidsの長い鎖で構成されています。システインは、proteinsを構成する 20 種類のamino acidsのうちのoneです。ジスルフィド結合とは、 twoの硫黄原子間の共有結合を指します。各硫黄原子は炭素原子または窒素原子にも結合しています。

ジスルフィド結合はtwoのチオールの酸化によって形成される -SHシステインamino acidsのグループ。その結果、ジスルフィド結合が形成される -S-S-。ジスルフィド結合は、熱や極端な pH などの過酷な条件に耐えることができる強力で安定した共有結合です。ジスルフィド結合は、proteinsの三次構造と四次構造を安定化させる上で重要な役割を果たします。

ご存知のように、イオン結合は、one原子から別の原子への電子の移動を伴う化学結合の一種です。 proteinsでは、荷電した側鎖を持つamino acids間にイオン結合が形成されることがあります。これらのamino acidsは、正に帯電したアルギニンと負に帯電したアスパラギン酸です。これらの荷電amino acidsは互いに相互作用して塩橋を形成します。塩橋は、反対に帯電したアミノ酸側鎖間のイオン相互作用です。

私たちの血液がどのように酸素を運ぶのか疑問に思ったことはありませんか?。ヘモグロビンは血液中で酸素を運ぶタンパク質です。ヘモグロビンは球状タンパク質の一例です。球状proteinsは、ほぼ球形の形状を持つタンパク質の一種です。コンパクトで折り畳み可能な構造です。それらは水に溶けます。これは、球状proteinsが極性を持ち、水も極性を持つためです。球状proteinsは通常、細胞の細胞質または細胞外液に存在します。

球状タンパク質の構造には、疎水性amino acidsで構成されたコアが含まれています。疎水性とは、水をはじくことを意味します。このコアは、タンパク質の表面にある親水性amino acidsに囲まれています。親水性とは、水を引き付けるという意味です。タンパク質の疎水性コアは、特定の分子の結合部位を提供します。タンパク質の親水性表面により、周囲の環境と相互作用することができます。

ヘモグロビンは球状のタンパク質であることは知られています。 4つのサブユニットで構成されています。ヘモグロビンの各サブユニットは、独特の三次元形状に折り畳まれたamino acidsの長い鎖で構成されています。各サブユニットにはヘム基が含まれています。ヘム基はヘモグロビンの各サブユニットの中心に位置しています。それは、鉄原子に結合したポルフィリンと呼ばれる平らな平面分子で構成されています。ヘム基は酸素を結合する役割を担っています。

酸素分子はヘム基の鉄原子に結合します酸素が結合するとタンパク質の形状がわずかに変化します。この構造変化により、ヘモグロビンの他の 3 つのサブユニットも酸素分子と結合しやすくなります。これにより、酸素の協同的な結合が起こります。

ヘモグロビンは酸素だけでなく二酸化炭素とも結合することができます。二酸化炭素は体の組織によって生成されると、赤血球に拡散し、水と反応して重炭酸イオンを形成します。ヘモグロビンもこれらの重炭酸イオンに結合することができます。これにより、ヘモグロビンは二酸化炭素を組織から肺に運ぶことができます。二酸化炭素は呼気時に肺から空気中に放出されます。

さて、繊維状proteinsについて説明しましょう。繊維性proteinsは、細長く繊維状の形状を持つタンパク質の一種です。 amino acidsの繰り返し配列を持っています。これにより、組織にサポートと強度を与えるのに最適な長く直線的な構造を形成できます。

最もよく知られている繊維状タンパク質の 1 つはコラーゲンです。コラーゲンは体内で最も豊富なタンパク質です。コラーゲンは腱、靭帯、軟骨などの結合組織に含まれています。コラーゲンは、らせん構造でねじれた 3 つの長いポリペプチド鎖で構成され、三重らせんを形成します。コラーゲンは構造的なサポートを提供します。傷の治癒を促進します。臓器を保護し、皮膚の弾力性を維持するのに役立ちます。

生物系では、水は溶媒として機能します。これは、さまざまな種類の分子を溶解できることを意味します。球状proteinsは極性があることはすでに説明しました。それらは水に溶けます。これは水も極性を持っているためです。水の極性は、oneの端に部分的に正電荷があり、もう一方の端に部分的に負電荷があるためです。水は極性があるため、糖、amino acids、nucleic acidsなどの極性分子を溶かすことができます。

水がなぜ私たちの生活に重要な役割を果たす、こんなにも素晴らしい物質なのか、考えたことがありますか?。水の魅力的な特性の一つは、その比熱容量です。それは、水を優れた温度調節器にする超能力のようなものです。比熱容量は、物質の温度をone ℃上げるのに必要なエネルギーの量です。水は温度をあまり変えずに大量の熱エネルギーを吸収し蓄えることができます。

水は比熱容量が非常に高いです。これは、他の水分子と水素結合を形成する能力があるためです。水の比熱容量は、 oneグラムあたり摂氏約 4184 ジュールです。この値は、 one気圧の圧力および 0 ℃ ～ 100 ℃ の温度範囲内で有効です。これは、 oneグラムの水の温度をone ℃上げるにはoneジュールのエネルギーが必要であることを意味します。

水には液体から気体へと変化させる秘密兵器があることをご存知ですか?。それは蒸発潜熱と呼ばれます。蒸発潜熱とは、温度を変えずに液体の水one単位を水蒸気に変換するために必要な熱エネルギーの量です。言い換えれば、液体の水を蒸気に変えるために必要なエネルギーです。水は、地球上で知られている物質の中でone高い蒸発潜熱を持っていますつまり、水を蒸気に変えるには膨大な量のエネルギーが必要です。

水の蒸発潜熱は 1 モルあたり約 407 キロジュールです。この値は、 one気圧の圧力とone ℃ の温度に適用されます。これは、 oneモルの液体の水をその沸点の水蒸気に変換するには、1 モルあたり 407 キロジュールのエネルギーが必要であることを意味します。この変換は水の温度を変えずに起こります。

水は、私たちが毎日飲んだり、掃除したり、料理したりするために使用する物質だけではありません。また、多くの化学反応に使用される強力な試薬でもあります。試薬としての水の最も魅力的な側面の 1 つは、触媒として機能する能力です。触媒とは、化学反応の過程で消費されることなく、化学反応を加速させる物質です。水は多くの化学反応において触媒として作用します。反応速度を速め、効率を高めるのに役立ちます。

酵素セッションI

生体分子セッションIV

ジスルフィド結合。 ソルトブリッジ。 球状タンパク質。 繊維状タンパク質。 溶媒としての水。 水の比熱容量。 水の蒸発潜熱。 試薬としての水。

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