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生命分子と細胞の科学

第一回分子と細胞

目的

生物に共通する、生物の独特の構造

分子の働きを詳しく理解する→ここに価値がある。(実際の社会に応用できる。)

ポイント 3つ

生物の遺伝情報(DNA)から生物の体で動く分子(タンパク質)を作る
生物や細胞の活動はどのようなタンパク質の働きによって成り立つか

3.生命科学の発見や発明がどのように. 社会生活に利用されている。

•オワンクラゲ(直径20cm)が光る仕組み。

刺激を与えると傘縁にある触手の付け根が緑に発光。

1.生物の遺伝情報(DNA)から生物の体で動く分子(タンパク質)を作る

緑色蛍光タンパク質(GFP)の遺伝子からGFPを含む。

以前、遺伝子組み換えによって大腸菌やウイルス合成

現在では遺伝子タンパク質合成に必要な分子群を解明

※GFPは光る。どうして光るのか？

2.生物や細胞の活動はどのようなタンパク質の働きによって成り立つか

イクリオン(タンパク質)にカルシウムイオンで、イクリオンが光るようになった。

3.生命科学の発見や発明がどのように. 社会生活に利用されている。

遺伝技術としての利用。

特定の細胞やタンパク質に蛍光付与。

緑色の蛍光わや出す仕組みの解明とその利用

タンパク質を合成すれば、光をあてるだけで蛍光に発する。

改変GFP より使いやすいタンパク質へ

その他授業の到達目標

•細胞や生命分子といった独特の構造から生命は構成される。

•生物や細胞内にある分子には役割がある

•これらの分子が働くことによって生物や細胞の機能が生じる。

細胞とは？真核細胞と原核細胞

真核細胞は、植物細胞と動物細胞。

共通して核がある。ミトコンドリア、ゴルジ体、、。

植物細胞には細胞壁がある。

細胞の機能

遺伝情報の発現
代謝
自己複製、増殖、細胞分裂
環境応答(シグナル伝達、恒常性)
細胞分化

原核細胞→細胞分化しない

ウイルス例:インフルエンザウイルス

増殖するためには人や豚などの細胞に一回入らないとふえない。

生命分子とは？＝生体高分子

生物や細胞で働く分子6つ

水
タンパク質(機能分子)
核酸(遺伝情報をもってる。DNA)
脂質(水に溶けにくい。ホルモンの一部。細胞膜を作ってる。中性脂肪)
糖 (ブドウ糖、グルコース) ブドウ糖→セルロースは植物細胞の細胞壁

生物自身でつくっているのは、タンパク質、核酸、脂質、糖。

サブユニット構造

サブユニットがくっつくと、多量体となる。→アミノ酸がくっつくとタンパク質になる。

水素結合:ゆるやかにくっつたり、はなれたりしている。

DNRは2本の鎖、水素結合

疎水性相互作用:疎水性分子は水でくっつく。

第2回タンパク質の構造と機能

タンパク質はアミノ酸がくっついたもの。アミノ酸50-100個をタンパク質。

それ以下はペプチド。

タンパク質の機能と一次構造

生体の構成成分ミオシンコラーゲンなど
生体の化学反応 ••. (酵素)
血液タンパク質(ヘモグロビン、グロブリン)
膜タンパク質(受容体)

タンパク質の構造

20種類のアミノ酸から出来ている。(オルニチンやGABAはタンパク質にならない)
アミノ酸同士はペプチド結合でくっついている
20種類のアミノ酸は化学的に性質の異なるいくつかのグループがある。
タンパク質分子には方向性(N末からC末)がある。 N末端- C末端

地球🌏上はL型α-アミノ酸

D型α-アミノ酸

地球外、隕石や月、、L型とD型がまざってる。

グルタミン酸の続くペプチド結合

↓加水分解

グルタミン酸

アミノ酸が並んでいるのをタンパク質の一次構造という。

ドメインフォールディング

N末——————————-C末

ドメインI/リンカ/ドメインII

↓タンパク質のフォールディング

形をとるとタンパク質がくっつく。

<タンパク質の高次構造>

アミノ酸 α-ヘリックス構造は右巻き螺旋

βシート構造は、プリーツスカートのような構造

人間:460のアミノ酸で出来ている。

ミオグロビンの高次構造

C末端、最後に作られたC末端は外にくる。

C末端を外側にした方が、抗原になりやすい。

ヘモグロビンというタンパク質は、ミオグロビンを四つ集まったもの

→四次構造

タンパク質ファミリー

進化の過程で遺伝子の重複が起きた。

キナーゼ-Ca結合ドメイン-

キナーゼ-Ca結合ドメイン-膜結合ドメイン

キナーゼ-膜結合ドメイン

Ca結合ドメイン-キナーゼ-膜結合ドメイン

進化はドメイン単位で起きる

無脊椎動物から脊椎動物も、遺伝重複が起きた。

大腸菌-タンパク300アミノ酸

進化に応じてタンパク質は大きくなる。

酵素反応の特徴

洗剤の中にタンパク質分解酵素がある。

→日常で役立っている

BSE 牛海綿プリオン

伝播性

牛肉の中にプリオンがあるか、調べるのにもタンパク質酵素が役立っている。

プロテナーゼK 全て分解されればOK。

ダメなりプリオンに感染している。

タンパク質分解酵

大きなタンパク質をはずしていく。

エンドペプチダーゼが外す↓(-●)

トリプシン

•Lys リシン-●

•Arg アルギニン-●

キモトリプシン(疎水性のアミノ酸を分解する)膵臓でできる。

•Tyr-●

•phe-●

•Leu-●

膵臓から二種出ているのに違うところからはずしていくため。

体の中のタンパク質

100-150gのタンパク質が胃や腸に入ってアミノ酸になって、力になる。

食べ物だけでなく体の中にあるタンパク質をリサイクルしている。

キモトリプシンの活性化

不活性型キモトリプシン

↓トリプシン

活性型πキモトリプシン

↓πキモトリプシン

活性型

酵素反応:ミカエリス•メンデス式＝親和性がどうかわかる。

E(酵素)➕S(きしつ)⇄ES(複合体)→E➕P

基質の濃度を十分に持っていれば一定になる。

ミカエリスメンデス式の逆数を取る

ラインウィーバークプロット

酵素と阻害様式

阻害様式:酵素の働きを邪魔する