動物生化学の5つの分野 – 定義 – 応用 – 分野

動物生化学の定義

基本的に、生化学は生物に見られる化学物質の一種です。したがって、生化学は、植物、動物、さらには人間に至るまで、生物に見られる化学物質について研究する化学の分野として定義できます。生化学は、すべての生物で発生する酵素によって触媒される分子と化学反応について研究する科学です。したがって、生化学は、化学の観点から生命のプロセスを理解する方法として、生物の体内で発生する化学物質とプロセスについて研究するタイプの化学です。

科学としての動物生化学は、動物のタンパク質、炭水化物、脂質、核酸、その他の生体分子などの細胞成分の構造と機能について研究する科学の一部門です。最近の生化学は、酵素やタンパク質の特性が関与する化学反応に特化しています。細胞代謝の生化学も、最近では一般的に研究されています。生化学の他の分野には、遺伝暗号 (DNA と RNA)、タンパク質合成、細胞膜輸送、シグナル伝達の研究があります。

• 生化学の分野
• 生化学の応用
• 化学部門

1.生化学における生体分子

生化学で最も重要な側面の 1 つは、生体分子です。生化学の定義によると、生化学で研究される分子には 4 つの主なクラスがあります。これらの分子クラスは、脂質、タンパク質、炭水化物、および核酸です。

ポリマーと見なされる多くの生体分子があります。この場合、モノマーは比較的小さいマイクロ分子であり、それらが結合して、後にポリマーとして知られる巨大分子を形成します。いくつかのモノマーが結合して生物学的ポリマーを合成すると、これらのモノマーは脱水合成として知られるプロセスに入ります。

炭水化物は、単糖として知られているモノマーによって形成されるポリマーです。単糖類には、グルコース (C6H12O6)、フルクトース (C6H12O6)、デオキシリボース (C5H10O4) など、いくつかの例があります。 2つの単糖が脱水合成プロセスを経ると、2つの水素原子と1つの酸素原子がヒドロキシル単糖の2つのグループから放出されるため、水が形成されます.

炭水化物の機能は、エネルギー源および細胞コンストラクターです。砂糖は炭水化物に分類されます。しかし、すべての炭水化物が糖質というわけではありません。宇宙の炭水化物の量は、どの生体分子の量よりも多い.

脂質は通常、他の分子と結合するグリセロール分子から形成されます。トリグリセリドには、グリセロール分子と 3 つの脂肪酸分子があります。脂肪酸はモノマーです。脂質、特にリン脂質は、溶媒材料 (非経口注入など) や薬物担体の成分 (リポソームやトランスファーソームなど) など、いくつかの薬物製品にも使用されます。

タンパク質は非常に大きな分子であり、カルボキシル基、アミノ酸基、および側鎖 (「R」基として知られる) によって形成されるマクロバイオポリマーとしても知られています。この「R」グループは、各アミノ酸を異なるものにするものであり、この側鎖の特性はタンパク質の全体的な特性に影響を与えます.アミノ酸が結合すると、脱水合成過程を経てペプチド結合と呼ばれる特別な結合を形成し、ポリペプチドまたはタンパク質になります。

核酸はDNAを構成する分子です。 DNA は、すべての細胞生物が遺伝情報を保存するために使用する非常に重要な物質です。最も一般的な核酸の種類は、デオキシリボース核酸とリボ核酸です。核酸の単量体はヌクレオチドと呼ばれます。最も一般的なヌクレオチドは、アデニン、シトシン、グアニン、チミン、およびウラシルです。アデニンはチミンやウラシルと対になります。チミンはアデニンとしかペアになりません。シトシンとグアニンは互いに対になるだけです。

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2.動物生化学合成

動物生化学合成のサブブランチは次のとおりです。

• 脂質合成

脂質は、炭水化物とタンパク質から合成できます。これは、代謝において、これら 3 つの化合物がクレブス回路で出会うためです。これらの出会いのほとんどは、コエンザイム A アセチルであるクレブス サイクルのメイン ゲートを介して発生します。結果として、これら3つの化合物は、それらすべての物質を形成する材料として互いに満たすことができます.脂質はタンパク質と炭水化物から形成されますが、炭水化物は脂質とタンパク質などからも形成されます。

脂質は炭水化物から合成できます。グルコースはピルビン酸に分解され、このプロセスでグリセロールが生成されます。グルコースはリン酸糖に変換され、アセチルco-Aに変換され、再び脂質酸に変換されます.グリセロールと脂質酸は脂質を形成します。脂質もタンパク質から合成することができます。タンパク質はプロテアーゼ アミノ酸に分解されます。

• タンパク質合成

細胞内で起こるタンパク質合成には、DNA、RNA、およびリボソームが関与します。アミノ酸分子が大量に結合すると、ポリペプチド分子が形成されます。基本的に、タンパク質はポリペプチドです。生物の各細胞は、必要に応じて特定の種類のタンパク質を合成できます。細胞内でのタンパク質合成は、核上に「タンパク質合成調節因子」として重要な役割を果たす物質があるため可能です。これらの物質は DNA と RNA です。

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3.炭水化物代謝

ブドウ糖は炭水化物の中で最も重要な種類と考えられています。食物からの炭水化物は、ブドウ糖の形で血流に吸収されます。炭水化物は、肝臓でもブドウ糖の形で変換されます。他の形態の炭水化物は、ブドウ糖から体内で形成されます。グルコースは、哺乳動物の組織 (反芻動物を除く) における代謝の主なエネルギー源であり、胎児の普遍的なエネルギー源です。グルコースは、非常に特殊な機能を持つ他のタイプの炭水化物に変更できます.

たとえば、グリコーゲンはエネルギーとして利用され、リボースは核酸の形で、ガラクトースは牛乳のラクトース、特定の脂質複合化合物、および次のようなタンパク質と結合した形で使用されます。糖タンパク質とプロテオグリカン。食品の物質が消化吸収された後に経験する事象は、中間代謝として知られています。

代謝カテゴリ

したがって、中間代謝の研究は、各分子が経験する代謝経路だけでなく、それらの代謝経路を通過する代謝の流れを制御する相互関係とメカニズムについて理解しようとする非常に広い分野をカバーしています.代謝経路は次の 3 つのカテゴリに分類できます。

• 同化経路 (合併/形成)。これは、構造物や体の器官からの化合物の合成に使用される経路です。このカテゴリの例の 1 つはタンパク質合成です。
• 異化経路 (切断)。この経路は、自由エネルギーを放出するさまざまな酸化プロセスで構成されており、通常は高エネルギーのリン酸塩または呼吸鎖や酸化的リン酸化などの同等の還元物質の形で放出されます。
• 水陸両用経路 (交差点)。この経路には複数の機能があり、同化経路と異化経路の間のコネクターとして機能するように、代謝交差点で見つけることができます。このカテゴリの例はクエン酸回路です。

炭水化物代謝経路

異化作用または同化作用に分類されるかどうかにかかわらず、いくつかの炭水化物代謝経路があります.これらの経路は、解糖、ピルビン酸化、クエン酸回路、糖新生、グリコーゲン分解、および糖新生です。簡単に言うと、炭水化物代謝経路は以下のように説明できます:

異化経路

解糖は、すべての細胞のサイトゾルで発生します。この異化経路は、グルコースを次のように分解するプロセスです:

• 好気性環境中のピルビン酸
• 嫌気性環境における乳酸

解糖は、ピルビン酸を形成するためのグルコース代謝の主要な経路です。その後、Co-A アセチルはクエン酸回路で酸化されます。それに加えて、解糖はフルクトースとガラクトースの代謝の主要な経路にもなりました.

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4.アミノ酸代謝

タンパク質合成に使用されるアミノ酸の約 75% があります。これらのアミノ酸は、摂取したタンパク質から、または体内でタンパク質が分解された結果から取得できます.タンパク質の分解は継続的なプロセスです。これは体内のタンパク質が絶えず入れ替わっているためです（タンパク質のターンオーバー）。アミノ酸は以下の窒素も提供します:

• DNA と RNA の窒素アルカリ構造
• ヘムおよびミオグロビン、ヘモグロビン、シトクロム、酵素などの他の類似構造
• アセチルコリンとその他の神経伝達物質
• ホルモンとリン脂質

窒素を提供するだけでなく、これらのアミノ酸は、窒素が放出されるときにエネルギー源としても使用できます.

アミノ酸の主な代謝経路

アミノ酸の主な代謝経路は、4 つの段階から構成されます。第一段階は、体のタンパク質の分解、タンパク質の消化、肝臓でのアミノ酸の合成によるアミノ酸の生産です。第二段階は、アミノ酸からの窒素の取り込みです。第三段階は、アミノ酸分解の副次的結果を処理するステップとして、酸回路と尿素回路によるアミノ酸のエネルギーへの異化です。第 4 段階は、アミノ酸からのタンパク質合成です。

アミノ酸異化作用

アミノ酸は体に蓄えることができません。アミノ酸の量が多すぎたり、他のエネルギー源（タンパク質や炭水化物）が不足したりすると、体はアミノ酸をエネルギー源として使用します.脂質や炭水化物とは異なり、アミノ酸はアミン基の放出を必要とします。このアミン基は体に有毒であるため、廃棄されます。アミノ酸からのアミン基の放出には 2 つの段階があります。これらの段階は次のとおりです。

• これは、アミノトランスフェラーゼがアミンをα-ケトグルタル酸に移動してグルタミン酸を生成するか、アミンをオキサロ酢酸に移動してアスパラギン酸を生成するプロセスです。
• 酸化的脱アミノ化。これは、グルタミン酸からアミンを放出してアンモニウムを生成するプロセスです。

アミノ酸合成

すべての組織は、非必須アミノ酸を合成し、アミノ酸のリモデリングを行い、非アミノ酸の炭素構造をアミノ酸や窒素を含む他の誘導体に変える能力を持っています。ただし、肝臓は窒素代謝が発生する主要な場所です。

食事過剰の状態では、アミノ基転移、脱アミノ化、および尿素形成を通じて、アミノ酸の潜在的な有毒窒素が放出されます。炭素構造は通常、糖新生経路を介して炭水化物に変更されるか、脂肪酸合成経路を介して脂肪酸になります。これに関連して、アミノ酸は、糖原性アミノ酸、ケト原性アミノ酸、糖原性およびケト原性アミノ酸の 3 つのカテゴリに分類されます。

糖原性アミノ酸とは、オキサロ酢酸やα-ケトグルタル酸など、ピルビン酸産生経路やクエン酸中間体循環に移行できるアミノ酸です。これらのアミノ酸はすべて、糖新生経路によるグルコースの前駆体です。リジンとロイシンを除くすべてのアミノ酸には、糖原性が含まれています。リジンとロイシンは、Co-A アセチル中間体または Co-A アセトアセチルにしか到達できない、ケト原性のみのアミノ酸です。

イソロイシン、フェニルアラニン、スレオニン、トリプトファン、およびチロシンからなるアミノ酸の小さなグループは、糖原性およびケト原性です.最後に、アミノ酸の利用には 3 つの可能性があることを知っておく必要があります。飢えている間、炭素構造の還元は、CO の酸化プロセスでエネルギーを生成するために使用されます と H₂ O.

一方、20種類のアミノ酸のうち、体内で合成できないものもあるため、食品から摂取する必要があります。このタイプのアミノ酸は必須アミノ酸として知られています。残りは他のアミノ酸から合成できるアミノ酸です。このタイプのアミノ酸は非必須アミノ酸として知られています。

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5.動物生合成

以下は、動物生化学のサブブランチの簡単な説明です:

• グルタミン酸とアスパラギン酸の生合成

グルタミン酸とアスパラギン酸は、α-ケト酸から簡単なアミノ基転移反応で合成されます。この反応の触媒はグルタミン酸デヒドロゲナーゼ酵素で、その後アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼが触媒します。アスパラギン酸は、アスパラギナーゼの助けを借りてアスパラギンからも得られます。グルタミン酸の重要な役割は、アミノ基転移反応の主要な細胞間アミノ供与体としてです。アスパラギン酸は、尿素サイクルのオルニチン前駆体としての役割を果たします。

• アラニンの生合成

アラニンはさまざまな組織によって循環に運ばれますが、通常は筋肉によって運ばれます.アラニンはピルビン酸によって形成されます。肝臓は、筋肉で起こるアミノ基転移の逆バージョンである血漿アラニンを蓄積し、それに比例して尿素の産生を増加させます.

アラニンは、肝臓から筋肉へのブドウ糖の輸送とともに、筋肉から肝臓へ輸送されます。このプロセスは、グルコース - アラニンサイクルと呼ばれます。このサイクルの主な鍵は、アラニンの分子では、末梢組織がピルビン酸とアンモニアを肝臓に輸出し、そこで炭素構造が再利用され、窒素の大部分が除去されることです。筋肉のアラニンを生成する主な経路は 2 つあります。

• チロシンの生合成

チロシンは、フェニルアラニンがヒドロキシル化された細胞で産生されます。チロシンを生成するには、フェニルアラニンの半分が必要です。食事にチロシンが豊富に含まれている場合、フェニルアラニンの必要量が最大 50% 減少します。フェニルアラニンヒドロキシラーゼは、オキシゲナーゼ機能の組み合わせです。酸素原子は水に結合し、もう一方はチロシンの水酸基に結合します。生成される還元剤はテトラヒドロ葉酸補助因子テトラヒドロビオプテリンであり、NADH 依存酵素ジヒドロプテリジン還元酵素によって還元状態に維持されます。

• オルニチンとプロリンの生合成

グルタミン酸は、オルニチンとプロリンの前駆体です。グルタミン酸を使用すると、セミアルデヒドは 2 つの生成物のうちの 1 つまたはその他への中間分岐点になりました。オルニチンは、タンパク質合成に使用される 20 種類のアミノ酸の 1 つではありません。オルニチンは、尿素サイクルにおいてリン酸カルバモイル受容体として主要な役割を果たします。オルニチンは、ポリアミン合成の前駆体としての役割も果たします。グルタミン酸からのオルニチンの生産は、オルニチンの他の供給源としてのアルギニン食が限られている場合に重要です.

グルタミン酸セミアルデヒドの使用は、細胞の状態によって異なります。セミアルデヒドからのオルニチン生成は、グルタミン酸アミノ基転移依存性の反応によるものです。アルギニンの濃度が高くなると、尿素回路からオルニチンが獲得され、アミノトランスフェラーゼ反応をブロックするグルタミン酸セミアルデヒドから付加されます。その結果、セミアルデヒドの蓄積が起こります。セミアルデヒドは自発的に Δピロリン-5-カルボキシレートにリサイクルされ、後で NADPH 依存性レダクターゼによってプロリンに還元されます。

• セリンの生合成

セリンの主な経路は、解糖系の中間体である 3-ホスホグリセレートから始まります。 NADH結合デヒドロゲナーゼは、3-ホスホグリセリン酸を、その後のアミノ基転移により3-ホスホピルビン酸であるケト酸に変化させます。グルタミン酸を供与体とするアミノトランスフェラーゼの活性により、ホスホセリンホスファターゼによってセリンに修飾される 3-ホスホセリンが生成されます。

一方、動物生化学は、動物の細胞構成要素の構造と機能に関する研究である化学の一分野です。したがって、動物生化学

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