アミノ酸の組み合わせが異なると、タンパク質に異なる性質が付与される。
したがって、タンパク質を互いに区別するために使用されるべき主な機能は、タンパク質のアミノ酸配列です。
しかし、タンパク質は、その大きさや生化学的性質によっても区別することができる。
タンパク質は、細胞内の構造分子、機能分子、調節分子として機能する主要な生体分子です。
タンパク質は、ポリペプチド鎖が二次構造、三次構造に折り畳まれ、三次元の分子を形成している。
機能分子である一方、タンパク質の三次構造は他のタンパク質分子や補因子と相互作用し、四次構造を形成している。
ある特定のタンパク質分子の構造と機能を決定する主な要因は、そのアミノ酸鎖です。
したがって、タンパク質の違いはアミノ酸の配列に起因している。
ここでは、タンパク質はどのように区別されているのかについて説明します。
タンパク質とは
タンパク質は、窒素原子を持つ大きな有機化合物です。
1本または2本のアミノ酸鎖で構成されている。
各アミノ酸鎖は、普遍的なアミノ酸が交互に集合したものです。
タンパク質は、隣接するアミノ酸のアミノ基とカルボン酸基の間でペプチド結合が形成されるため、ポリペプチド鎖とも呼ばれる。
通常、天然のポリペプチドは約50〜2000個のアミノ酸を含んでいる。
タンパク質は、一次構造、二次構造、三次構造、四次構造の4つの構造レベルからなる、非常に複雑でダイナミックな分子です。
図1にタンパク質の立体構造を示す。
図1: タンパク質の立体構造
ヒトは2万から2万5千のタンパク質をコードする遺伝子を持っています。
これをもとに約200万種類のタンパク質を合成することができる。
しかし、人間の体は約5万種類のタンパク質で構成されている。
タンパク質は、完全タンパク質と不完全タンパク質として摂取することができます。
完全タンパク質は、すべての必須アミノ酸で構成されています。
しかし、不完全タンパク質は、いくつかの必須アミノ酸を欠いています。
食事で摂取したタンパク質は、消化される過程でアミノ酸に分解されます。
タンパク質は、細胞の構造成分として機能します。
また、ホルモンや酵素として体の機能を調節しています。
ヘモグロビンのような輸送分子としての役割もあります。
タンパク質には、免疫系の構成要素であるものもあります。
タンパク質はどのように区別されるのか？
タンパク質は、アミノ酸の組み合わせによって異なる性質を持つ。
したがって、タンパク質を区別する際に用いるべき主な特徴は、タンパク質のアミノ酸配列です。
しかし、タンパク質はその大きさや生化学的な性質でも区別することができる。
アミノ酸配列
タンパク質は一連のアミノ酸から構成されている。
アミノ酸鎖の配列は、その特定のタンパク質にコードされた遺伝子の塩基配列によって決定される。
したがって、2つのタンパク質を区別するためには、対応する遺伝子の塩基配列を利用することができる。
タンパク質の二次構造、三次構造、四次構造は、アミノ酸の配列によって異なる。
サイズ
タンパク質は、その大きさによって分けることができます。
タンパク質の大きさは、ポリペプチド鎖のアミノ酸の数によって決まる。
SDS-PAGEは、タンパク質をサイズに基づいて分離する際に使用される技術です。
SDS-PAGEでのタンパク質の分離を図2に示します。
図2: SDS-PAGEの様子
生化学的性質
タンパク質を区別するために、酵素活性など、異なるタンパク質の生化学的特性を利用することができる。
ある鎖のポリペプチドに含まれるアミノ酸の生化学的性質に基づいて、その生化学的性質は異なる。
そのため、タンパク質の等電点も互いに異なる場合があります。
等電点とは、ポリペプチド鎖の正味の電荷がゼロになるpHのことである。
等電点では、タンパク質は溶液から析出する。
結論
タンパク質は、ポリペプチド鎖からなる有機化合物です。
タンパク質の構造は、タンパク質のアミノ酸配列に依存する。
また、タンパク質の性質は、ポリペプチド鎖に含まれるアミノ酸の種類に依存する。
したがって、タンパク質を区別するためには、アミノ酸の配列、大きさ、タンパク質の生化学的性質などの要素を用いることができる。
