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転移酵素の種類

転移酵素

転移反応とは、、原子団が骨格に変化を与えずに結合位置を変える化学反応のことを指す。転移酵素とは一方の物質から他方の物質へと原子団(転移基)を移動させる酵素である。下画像は転移反応の例である。

転移反応

アミノ基転移酵素(トランスアミナーゼ)

アミノ酸のアミノ基を有機酸に移動させて別のアミノ酸を作り出す。下の画像では、グルタミン酸のアミノ基がピルビン酸に渡され、ピルビン酸はアラニンに変化している。

トランスアミナーゼ

ホスホリラーゼ

デンプンからグルコースを端から1つずつ切り離していく。リン酸を加えることによって分解するため、加リン酸分解と呼ぶ。

ホスホリラーゼ

脱離酵素(リアーゼ)の種類

脱離酵素(リアーゼ)

脱離反応は、化合物がある原子団を放出してより原子数の少ない分子となる反応である。脱離酵素は脱離反応を起こす酵素である。下画像は脱離反応の例である。

脱離反応

ピルビン酸脱炭酸酵素

ピルビン酸から二酸化炭素を抜き取りアセトアルデヒドにする。

ピルビン酸脱炭酸酵素

炭酸脱水酵素

炭酸をからを抜き取り二酸化炭素にする。

酸化還元酵素の種類

酸化還元酵素

酸化還元反応を起こす酵素である。主に呼吸に関する。Hやe-を失うことを酸化と呼び、補酵素(NAD+、NADP+、FADなど)がその受取手として反応に関わることが多い。

酸化還元酵素

シトクロムオキシダーゼ

シトクロムとは酸化還元機能を有するヘム鉄を含有するヘムタンパク質の一種である。呼吸の電子伝達系はシトクロムオキシダーゼ内に含まれているシトクロムに電子が次々に渡されている(Ⅰ~Ⅳはシトクロムオキシダーゼ)。シトクロムオキシダーゼは還元型シトクロム酸化型シトクロムへとする。

電子伝達系

コハク酸脱水素酵素(コハク酸デヒドロゲナーゼ)

コハク酸から水素を引き抜きフマル酸にする。

コハク酸脱水素酵素

カタラーゼ

過酸化水素酸素に分解する。

カタラーゼ

流動モザイクモデル

細胞膜の構造

細胞膜はリン脂質の二重層に膜タンパク質がモザイク状(ごちゃごちゃにランダム状)に埋め込まれている構造をしている。リン脂質は緩く疎水部同士が結合しているだけであり、流動性を持つ。そのため、膜タンパク質は自由に細胞膜上を移動することができる。この構造を流動モザイクモデルと呼ぶ。

細胞膜

流動モザイクモデルの根拠

ヒトの細胞とマウスの細胞の膜タンパク質をそれぞれ異なる物質で蛍光染色し、細胞融合させた。すると、融合直後は半分に別れていたヒト・マウス由来の膜タンパク質は、しばらくした後に混合して細胞全体に広がった。 このことから、膜タンパク質が流動性を持っていることが証明された。

細胞膜流動性

細胞内構造の研究方法

細胞分画法

細胞内の内容物を調べる方法である。細胞をすり棒ですり潰し、内容物をバラバラにする(内容物の構造は壊さない程度に)。その溶液を遠心分離器にかけることによって、密度の高いものから早くに沈殿していく。さらにその上澄みを遠心分離し…の作業を繰り返していく。

細胞分画法

次の順で沈殿していく。

核→葉緑体(植物細胞)→ミトコンドリア→リボソーム、小胞体 

細胞

同位体を利用した方法

同位体の中でも放射線を出す放射性同位体は、物質の動きを追跡するのに便利である。ある同位体を含む物質を細胞に取り込ませることによって、どこでその物質が利用されているのかを知ることができる。例えば、同位体3Hを含むチミジン(チミンとデオキシリボースが結合した物質)を細胞に取り込ませた所、核内にチミジンが移動した。この結果から、DNAの合成は核内で行われていることがわかる。

チミジンはRNAには使用されないため(RNAはTの代わりにU)、放射性同位体3Hを含むチミジンどれだけ吸収されたかによって、DNAの複製量を知ることができる。

細胞に取り込まれるチミジンの量は細胞増殖能と関係があり、細胞増殖分析として広く知られている方法です。
http://www.dojindo.co.jp/

GFPを用いた方法 

ある遺伝子にGFP(蛍光タンパク質)の遺伝子を挿入することによって、その物質がどのように発現し、どのような構造をしているのかを知ることができる。例えば、微小管にGFPを結合させることによって、細胞分裂時に微小管がどのような構造・動きをするのかをリアルタイムで知ることができる。

光合成とは?

光合成とは?

光合成とは光エネルギーを利用してATPを合成し、さらにATPのエネルギーを消費して二酸化炭素を取り入れて有機物を作りだす働きである。その際には酸素を放出する。地球上の殆どの有機物の根源となっている反応系である。

葉緑体4

2つの反応系

光合成は2つの反応系に分けることができる。チラコイド膜での反応とストロマでの反応(カルビンベンソン回路)である。

光合成

チラコイド膜での反応-光化学反応・光リン酸化-

非常に大雑把に言うと、H2Oから電子がクロロフィルによって引き抜かれ、クロロフィルは光エネルギーを吸収して電子を放出しやすい状態となり、電子を次々に物質に伝達していく。その過程において、ATPを合成していく反応である(光化学反応について)。光エネルギーを用いて電子にエネルギーを溜める反応を光化学反応、ADPとPからATPを合成する反応を光リン酸化と呼ぶ。

光化学反応

カルビンベンソン回路

非常に大雑把に言うと、二酸化炭素が吸収され、エネルギーを用いてグルコースを作り出す反応である(カルビンベンソン回路について)。

カルビンベンソン回路

光合成における反応まとめ

それぞれの反応系では複雑な化学反応が行われるが、全体をまとめると次の化学反応式となる。

光合成