protein@2x

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タンパク質(protein;プロテイン)は炭水化物,\ 脂質と並ぶ\textbf{\textcolor{Purple}{三大栄養素}}の1つである. \\[.2zh] 卵,\ 肉類,\ 大豆などに多く含まれている. \\[.2zh] 構造は,\ \textbf{\textcolor{red}{多数の$\bm{\alpha}$\,-\,アミノ酸が結合した高分子化合物(ポリペプチド)}}である. \\[.2zh] $\alpha$\,-\,アミノ酸は約20種類あるため,\ 結合数や配列順序でタンパク質の種類は膨大になる. \\\\\\
\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の構成成分による分類}} \\[.5zh] \textbf{\textcolor{blue}{単純タンパク質}} \textbf{\textcolor{red}{$\bm{\alpha-アミノ酸}$のみ}}で構成されたタンパク質. \\[.2zh] \textbf{\textcolor{blue}{複合タンパク質}} $\alpha-アミノ酸$以外に糖・リン酸・色素・核酸などを含むタンパク質. \\\\
\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の形状による分類}} \\[.5zh] \textbf{\textcolor{blue}{球状タンパク質}} \\[.2zh] 親水基を外側,\ 疎水基を内側に向けてポリペプチド鎖が球状をなすタンパク質. \\[.2zh] \textbf{\textcolor{Purple}{水に溶けるものが多く,\ 細胞や血液中で生命活動の維持する役割をもつ.}} \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{繊維状タンパク質}} \\[.2zh] ポリペプチド鎖が束になった繊維状のタンパク質. \\[.2zh] \textbf{\textcolor{Purple}{強くて水に溶けにくいので,\ 毛髪や皮膚などの生体組織を形成する.}} \\\\\\
単純タンパク質}} アルブミン}} & 卵白,\ 血液.\ 水に可溶. \\
& \textbf{球状タンパク質} & \textbf{\textcolor{magenta}{グロブリン}} & 卵白,\ 血液.\ 水に難溶. \\
&& \textbf{\textcolor{magenta}{グルテリン}} &  米,\ 小麦.\ 水に難溶. \\\cline{2-4}
& & \textbf{\textcolor{magenta}{ケラチン}} & 爪,\ 毛髪,\ 羊毛. \\
& \textbf{繊維状タンパク質} & \textbf{\textcolor{magenta}{コラーゲン}} & 皮膚,\ 軟骨,\ 腱. \\
&& \textbf{\textcolor{magenta}{フィブロイン}} & 絹糸,\ クモ糸 \\\hline
\multirow{4}*{\textbf{複合タンパク質}} &  \textbf{糖タンパク質} & \multicolumn{2}{l|}{糖が結合.\ ムチン(唾液),\ 赤血球.} \\
& \textbf{リンタンパク質} & \multicolumn{2}{l|}{リン酸が結合.\ \textbf{\textcolor{magenta}{カゼイン(牛乳)}}.} \\
& \textbf{色素タンパク質} & \multicolumn{2}{l|}{色素が結合.\ \textbf{\textcolor{magenta}{ヘモグロビン(血液)}}.} \\
&  \textbf{核タンパク質} & \multicolumn{2}{l|}{核酸(DNA,\ RNA)が結合.\ 染色体,\ リボソーム.} \\
代表的なタンパク質(\textbf{\textcolor{magenta}{太字}})とその所在は暗記する.} \\\\\\
\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の高次構造}} \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{一次構造}}  \textbf{\textcolor{magenta}{アミノ酸の配列順序}}のこと(タンパク質の種類は1次構造で決まる). \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{二次構造}} \\[.5zh] 一次構造が決定したポリペプチド鎖は,\ \textbf{\textcolor{red}{ペプチド結合間で水素結合を形成する.}} \\[.2zh] こうしてできる部分的な立体構造を\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の二次構造}}という. \\[.8zh] 4つ先のアミノ酸と,\ \ce{CO}と\ce{NH}の間で水素結合を作ると,\ \textbf{\textcolor{cyan}{右回りのらせん構造}}になる. \\[.2zh] この立体構造を\ \textbf{\textcolor{blue}{$\bm{\alpha}$\,-\,ヘリックス構造}}という(helix;らせん). \\[.8zh] また,\ 平行に並ぶポリペプチド鎖間で水素結合を作ると,\ \textbf{\textcolor{cyan}{波板状の構造}}になる. \\[.2zh] この立体構造を\textbf{\textcolor{blue}{$\bm{\beta}$\,-\,シート構造}}という. \\\\
$\bm{\alpha}$\textbf{\,-\,ヘリックス構造}             $\bm{\beta}$\textbf{\,-\,シート構造} \\\\
\textbf{\textcolor{blue}{三次構造}} \\[.5zh] 二次構造をとったタンパク質は,\ \textbf{\textcolor{red}{\.{側}\.{鎖}どうしの相互作用}}によってさらに折りたたまれる. \\[.2zh] こうしてできるより複雑な立体構造を\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の三次構造}}という. \\[.2zh] 側鎖どうしの相互作用には次のようなものがある.{イオン結合水素結合}疎水結合ジスルフィド結合
\scalebox{0.98}[1]{三次構造をもつタンパク質の中には\textbf{\textcolor{red}{いくつか集合して一定の立体配置をとる}}ものがある.} \\[.2zh] こうしてできる集合体を\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の四次構造}}という. \\[.2zh] タンパク質の二次構造,\ 三次構造,\ 四次構造をまとめて\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の高次構造}}という. \\[.2zh] \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{ポリペプチド鎖は,\ 高次構造をともなってはじめてタンパク質として機能する.
\bm{疎水結合} 極性をもつ溶媒中では,\ 疎水基が集合すると安定できる.\ これは一種の結合とみなせる. \\[1zh] \alpha\,\text{-}\,アミノ酸のシステインは,\ 側鎖にチオール基\ \ce{- SH}をもつ. \\[.2zh] システインを含むタンパク質のチオール基2個から\ce{H}\,2個がとれてジスルフィド結合ができる. \\[.2zh] \ce{R-SH + HS-R -> R-S-S-R + 2H+ + 2e-} (酸化) \\[1zh] 四次構造をもつタンパク質の代表に,\ \bm{赤血球に含まれるヘモグロビン}がある. \\[.2zh] ヘモグロビンは色素(ヘム)とタンパク質が結合した色素タンパク質である. \\[.2zh] ヘモグロビンは,\ 2種類のポリペプチド鎖が2分子ずつ折りたたまれた4分子からなる集合体である. \\[.2zh] 鉄を含むヘム色素が含まれ,\ 酸素と結合することでその運搬を担っている.
タンパク質の性質}} \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{変性}} \textbf{\textcolor{red}{熱,\ 酸,\ 塩基,\ 重金属イオンなどで高次構造が変化して沈殿や凝固が起こる.}} \\[.2zh] 1次構造のペプチド結合は変化しない. \\[.2zh] \textbf{\textcolor{red}{一度変性したタンパク質を元に戻すのは難しい.}}  \rei\ \ ゆで卵は生卵に戻らない. \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{塩析}} 親水性のタンパク質は\textbf{\textcolor{red}{親水コロイド溶液}}になる. \\[.2zh] これに\textbf{\textcolor{red}{多量の電解質を加えると,\ 水和水が奪われて沈殿する.}} \\\\\\
\textbf{\textcolor{blue}{タンパク質の検出}} \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{ビウレット反応}}(\textbf{\textcolor{red}{ペプチド結合が2個以上あるペプチド(トリペプチド以上)}}の検出) \\[.2zh] \ce{NaOH}水溶液でアルカリ性にした後に\textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{\ce{CuSO4}\,水溶液}}を加えると,\ \textbf{\textcolor{Purple}{赤紫色}}を示す.
\textbf{\textcolor{blue}{キサントプロテイン反応}}(\textbf{\textcolor{red}{ベンゼン環をもつアミノ酸やタンパク質}}の検出) \\[.2zh] \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{濃\ce{HNO3}}}\,を加えて加熱すると,\ \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{ベンゼン環がニトロ化}}されて\colorbox{yellow}{\textbf{黄色}}になる. \\[.2zh] さらに,\ 冷却後溶液を塩基性にすると,\ \textbf{\textcolor{orange}{橙黄色}}になる. \\[.2zh] \rei\ \ フェニルアラニン,\ チロシン  {\small 参考:キサント\text{xantho}(黄),\ プロテイン(protein)} \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{ニンヒドリン反応}}(\textbf{\textcolor{red}{アミノ基\ce{- NH2}}}\,の検出) \\[.2zh] \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{ニンヒドリン水溶液}}を加えて温めると,\ \textbf{\textcolor{Purple}{赤紫~青紫色}}を示す.\ $\alpha$\,-\,アミノ酸も呈色する. \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{硫黄の検出反応}}(\textbf{\textcolor{red}{\ce{S}を含むアミノ酸やタンパク質}}の検出) \\[.2zh] \ce{NaOH}水溶液を加えて加熱した後,\ \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{酢酸鉛(I\hspace{-.1em}I)\ \ce{(CH3COO)2Pb}水溶液}}を加える. \\[.2zh] すると,\ \textbf{硫化鉛(I\hspace{-.1em}I)\ \ce{PbS}の黒色沈殿}が生じる.  \rei\ \ システイン,\ メチオニン \\[1zh] \textbf{\textcolor{blue}{窒素の検出反応}} \\[.2zh] \ce{NaOH}水溶液を加えて加熱し,\ 赤色リトマス紙を近づけると,\ \textbf{\textcolor{blue}{青変}}する. \\[.2zh] これは,\ タンパク質の分解で生成したアンモニア\ce{NH3}\,の反応による.