2025/07/08

深堀り！栄養士実力認定試験過去問題～生化学②～

お役立ち情報

生化学からの2回目の深掘りは、2024年の問題14、たんぱく質についての問題です。
正答率は63.6％。
正答は文末に掲載します。

（2024年）問題14. アミノ酸とたんぱく質についての記述である。
　　　　　　　　　　正しいのはどれか。
(1)たんぱく質を構成するアミノ酸は、Ｄ型である。
(2) 不可欠（必須）アミノ酸は、20種類である。
(3)α-ヘリックス構造は、たんぱく質の２次構造の一種である。
(4)グルタミン酸は、塩基性アミノ酸である。

アミノ酸がたくさんつながって1つの分子となっているのが、たんぱく質です。
まずは、アミノ酸について見直していきましょう。

たんぱく質、アミノ酸の代謝について

アミノ酸の基本構造は、炭素（C）にカルボキシ基（-COOH）とアミノ基（-N H₂）、
水素（H）が結合した主鎖と、そのアミノ酸の性質を決める官能基（側鎖）が結合しています。
化学、有機化学が苦手な方には、ちょっと「わけが分からない…」かもしれません💦

炭素（C）は他の物質とつなげる手を4本持っています。

3つの手はそれぞれ、
カルボキシ基（-COOH）、アミノ基（-N H₂）、水素（H）とつないでいます。
この形がアミノ酸のデフォルトの部分で、「主鎖」です。
そして、最後の1つの手をどんな側鎖とつなぐのかで、アミノ酸の種類が決まります。

さらに、4本のうち、側鎖とつなぐ手がどこの位置なのかで、L-型とD-型に分けられます。
（鏡面異性体）

★アミノ酸の種類
・たんぱく質を構成するアミノ酸は20種類で、すべてL-型
・側鎖の構造によって7つのグループに分けられる
　　①脂肪族アミノ酸：グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン
　　②ヒドロキシアミノ酸：セリン、スレオニン
　　③酸性アミノ酸：アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン
　　④塩基性アミノ酸：アルギニン、リジン、ヒスチジン
　　⑤含硫アミノ酸：システイン、メチオニン
　　⑥芳香族アミノ酸：フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン
　　⑦イミノ酸：プロリン
・水への溶けやすさで分類される
　　①親水性アミノ酸：水に溶けやすい
　　　　　　　　　　　①グリシン、②セリン、スレオニン、
　　　　　　　　　　　③アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン　
　　　　　　　　　　　④アルギニン、リジン、ヒスチジン、⑤システイン
　　②疎水性アミノ酸：水に溶けにくい
　　　　　　　　　　　①アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、⑤メチオニン
　　　　　　　　　　　⑥フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、⑦プロリン
・体内で合成できるかどうかで分類される
　　①必須アミノ酸：体内で合成できない、9種類
　　　　　　　　　　①-②バリン、ロイシン、イソロイシン、②-①スレオニン、
　　　　　　　　　　④-①リジン、ヒスチジン、⑤-②メチオニン、
　　　　　　　　　　⑥-②フェニルアラニン、トリプトファン
　　②非必須アミノ酸：体内で合成できる、11種類
　　　　　　　　　　　①-①グリシン、①-②アラニン、②-①セリン、
　　　　　　　　　　　③-①アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン
　　　　　　　　　　　④-①アルギニン、⑤-①システイン、⑥-②チロシン、⑦-①プロリン

・組み込まれる代謝経路による分類：消化・吸収後、アミノ基が外れ、炭素骨格は糖質もしくは
　　　　　　　　　　　　　　　　　脂質の代謝経路に組み込まれて代謝される
　　①糖原性アミノ酸：①-②-①バリン、①-①-②グリシン、①-②-②アラニン、②-①-②セリン、
　　　　　　　　　　　③-①-②アスパラギン酸、グルタミン酸、アスパラギン、グルタミン
　　　　　　　　　　　④-①-①ヒスチジン、④-①-②アルギニン、⑤-①-②システイン、
　　　　　　　　　　　⑤-②-①メチオニン、⑦-①-②プロリン
　　②ケト原性アミノ酸：①-②-①ロイシン、④-①-②リジン
　　③糖原性かつケト原性のアミノ酸：②-①-①スレオニン、①-②-①イソロイシン、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　⑥-②-①フェニルアラニン、トリプトファン、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　⑥-②-②チロシン

アミノ酸20種類、特に必須アミノ酸9種類の名前は、試験前にブツブツ唱えていた記憶が…。
でも、栄養機能食品のCMやパッケージなどでよく見かける名前もありますよね。

我が家のサッカー部男子たちも、コーチから「試合前にBCAAゼリーを飲め！」との指示を受け、
買わされています。

パッケージからは、BCAA（バリン、ロイシン、イソロイシン）の他に、アルギニンやリジンなど、
数種類のアミノ酸が配合されていることが分かります。

アミノ酸が2～49個くっついているのが「ペプチド」！

★ペプチド結合・隣り合ったアミノ酸のカルボキシ基（-COOH）とアミノ基（-N H₂）が、　水（H₂O）を離してくっつくこと　つまり、アミノ酸の主鎖同士が結合して、ペプチド主鎖になる

★ペプチドの分類、種類
・オリゴペプチド：2～10個のアミノ酸がペプチド結合しているもの
　　　　　　　　　「〇〇ペプチド」の「〇〇」には、数を表すギリシャ語が入る
　　　　　　　　　2個→ジペプチド、3個→トリペプチド、４個→テトラペプチド
・ポリペプチド：11～49個のアミノ酸がペプチド結合しているもの
・生理活性ペプチド：生体内で役割をもつペプチド
　　　　　　　　　　バソプレシン（腎臓での水の再吸収を促進）
　　　　　　　　　　ガストン（胃酸とペプシンの分泌促進）
　　　　　　　　　　グルカゴン（肝臓でのグリコーゲン分解を促進）
　　　　　　　　　　インスリン（細胞へのグルコース取り込み促進により、血糖の低下）
　　　　　　　　　　レプチン（摂食行動と代謝をコントロール）
　　　　　　　　　　エンドルフィン（鎮痛作用）

生理活性ペプチド、解剖生理学や臨床栄養学などでもよく聞く物質名がありますね。

アミノ酸が50個以上くっついているのが「たんぱく質」

つまり、長くつながった高分子のペプチドのことを「たんぱく質」と言います。

★たんぱく質の分類
・形状による分類：①繊維状たんぱく質：コラーゲン、ケラチン、ミオシン、フィブリンなど
　　　　　　　　　②球状たんぱく質：繊維状たんぱく質以外のもので、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ペプチド鎖（長く1本につながったペプチド）が
　　　　　　　　　　　　　　　　　　複雑に折りたたまれて楕円形になっている
・組成による分類：①単純たんぱく質：アミノ酸だけでできたたんぱく質
　　　　　　　　　　　　　　　　　　アルブミン、グロブリンなど
　　　　　　　　　②複合たんぱく質：アミノ酸以外に糖質、脂質、金属なども結合しているたんぱく質
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ムチン、血漿リポたんぱく質、ヘモグロビン、ミオグロビンなど
・機能による分類：①酵素たんぱく質：アミラーゼ、トリプシンなど
　　　　　　　　　②輸送たんぱく質：ヘモグロビン、血清アルブミン、トランスフェリンなど
　　　　　　　　　③貯蔵たんぱく質：ミオグロビン、フェリチンなど
　　　　　　　　　④情報たんぱく質：さまざまな受容体、ホルモン
　　　　　　　　　⑤収縮たんぱく質：アクチン、ミオシン
　　　　　　　　　⑥防御たんぱく質：イムノグロブリン

★たんぱく質の構造
・たんぱく質は種類によって特異的な高次構造（立体構造）をとっている
・1次構造：どんなアミノ酸がどんな順番でつながっているのかという構造　　　
　　　　　　つまり、「アミノ酸の配列順序」で、DNAの配列に従っている

・2次構造：ペプチド主鎖の空間的な配置を示す構造
　　　　　　①αへリックス構造：らせん状
　　　　　　②βシート構造：平面（シート）状、もしくはプリーツ（びょうぶ折り）状
　　　　　　③ランダム構造：①、②以外
・3次構造：球状たんぱく質の「複雑に折りたたまれて楕円形になっている」構造
　　　　　　アミノ酸の側鎖同士が近くなるため、その間で結合などが生じている
・4次構造：三次構造をもつペプチド鎖が複数集まって結合し、
　　　　　　1つの機能をもつたんぱく質複合体となっている構造

アミノ酸とは？

問題は分類と構造についてですが、代謝についても超重要な項目です。
糖質よりややこしいかも…と思っている方もいるかもしれませんが、
簡単なポイントだけあげておきます。

★たんぱく質・アミノ酸の代謝
・たんぱく質はトリペプチド～アミノ酸といった小さい分子に分解されてから代謝される
・たんぱく質の分解（消化）は、胃と小腸で行われ、小腸で吸収される
　　　　胃：ペプシン：たんぱく質→ポリペプチド（ペプトン）（長めのペプチド）
　　　　十二指腸：トリプシンとキモトリプシン：ポリペプチド（ペプトン）（長めのペプチド）
　　　　　　　　　　　→ポリペプチド（短め）、オリゴペプチド
　　　　小腸粘膜上皮細胞：ペプチターゼ：ポリペプチド（短め）、オリゴペプチド　
　　　　　　　　　　　　　　→トリペプチド、ジペプチド、アミノ酸
・アミノ酸は、エネルギー源である　＝　ATPを生産する
・アミノ酸プール：アミノ酸は、体たんぱく質の原料→常に蓄えが必要なので、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一定量のアミノ酸が血中にある
　　　　　　　　　アミノ酸がプールされている（溜められていること）を示している
・窒素出納　＝　窒素アミノ基の「窒素（N）」の、摂取量と排出量のバランス
　　　　　　　　からだの栄養状態の指標の一つ
・アミノ基転移反応：アミノ酸の代謝・合成を制御する反応
　　　　　　　　　　アミノ基転移酵素によって起こされ、反応にはビタミンB₆がかかわる
　　　　　　　　　　全てのアミノ酸はアミノ基転移酵素の作用を受けて、
　　　　　　　　　　アミノ基を2-オキソグルタル酸に渡し、グルタミン酸にする。
　　　　　　　　　　（この時、元のアミノ酸は代わりに2-オキソグルタル酸のオキソ基をもらう。）
　　　　　　　　　　グルタミン酸は、ミトコンドリアに運ばれ、酸化的脱アミノ反応によって
　　　　　　　　　　アミノ基が外され、アンモニア（NH₃）が生成される。
　　　　　　　　　　※肝機能の検査として測定されるAST・ALTはアミノ基転移酵素の一種
・オルニチン回路：アンモニアは有毒なので、肝臓のオルニチン回路でATPを使いながら無毒化され、
　　　　　　　　　尿素となり、尿中に排出される