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タンパク質の科学とコラーゲンの効果について

今回は、三大栄養素の一つである「タンパク質」について紹介します。
タンパク質は私たちにとって重要であるだけでなく、奥が深くて面白い物質です!

また、テレビでもたびたび話題になる、「コラーゲン」についても書いてみました。コラーゲンは、タンパク質の一つです。

三大栄養素の一つ、「タンパク質」とは?


私たちは食事を摂るとき、栄養のバランスを考える必要があります。栄養のもととなる栄養素には様々なものがありますが、特に重要なものとして「三大栄養素」なるものがあります。それは、

  • たんぱく質

  • 脂質

  • 炭水化物

の三つです。これに無機質(ミネラル)とビタミンを加えたものは、五大栄養素と呼ばれたりもします。

今回は、この中の「タンパク質」について、タンパク質とは一体何なのか、どのように私たちの役に立っているのかについて説明したいと思います。

タンパク質という栄養素の存在は知っていても、どんなものがタンパク質と呼ばれるのかについては意外と知らなかったりします。

タンパク質は、主に肉や魚、卵などに含まれている物質で、私たちの体をつくるはたらきをしているのはご存知だと思います。
英語ではプロテインと呼ばれ、筋肉をつけるために積極的に摂取するスポーツ選手も多いです。また、化学や生物学、栄養学を勉強している方にとってもお馴染みの物質です。

つまり、タンパク質について知ることで、様々な知識の一端に触れることができます。

食品から摂れるタンパク質には、鶏軟骨や魚などに含まれるコラーゲン、牛乳やチーズなどに含まれるカゼインなど、様々な種類があります。その種類は膨大で、10万種類以上あると言われています。とても覚えきれませんね(笑)

そんなタンパク質は、共通して"ある物質"から作られています。何だと思いますか?
理科で習ったことがあるのではないでしょうか。



正解は、アミノ酸です!

タンパク質は私たちの体内に取り入れられると、体の中で分解されてアミノ酸となり、体内に吸収されます。

では、アミノ酸とは一体何なのでしょうか。アミノ酸について知らずにタンパク質を理解することはできません。


タンパク質の構成要素、「アミノ酸」とは?


先ほど、タンパク質には10万種類以上あるといいました。では、アミノ酸は一体何種類あると思いますか?
タンパク質が10万種類もあるのですから、アミノ酸もかなりの種類がありそうな感じがしますよね。



正解は、20種類です!

意外と少ないですよね。意外と(笑)
実際には500種類ほどあるのですが、タンパク質を構成するアミノ酸は20種類のみです。

タンパク質は、20種類のアミノ酸の組み合わせでつくられます。

タンパク質は、アミノ酸の組み合わせで出来る物質であるということがわかりました。すると今度は、こんな話題が湧きます。「アミノ酸」とは一体何なのでしょうか。

高校化学の言葉を借りると、「アミノ基とカルボキシル基の両方の官能基を持つ有機化合物」のことをアミノ酸と言います。

...かえって分かりにくくなりましたね。しかし、アミノ酸とは何かをちゃんと理解するためには、高校化学における有機化学の知識が不可欠です。

かと言って、ここで一から有機化学について書くのも大変なので、

  • アミノ酸の"ア"は、アンモニアの"ア"であること

  • アミノ酸には右手と左手があること

の二つだけ理解できれば十分です。

ふざけているように思うかもしれませんが、ふざけていません。

アミノ酸に右手と左手があるというのは、複数のアミノ酸があるとき、それらが手を繋ぐことが出来るということです。膨大な数のアミノ酸が手を繋ぐことによって、タンパク質が出来ます。

また、右手同士、左手同士では繋げません。ちなみに、それらの手のことをそれぞれ、化学や生物学の用語で、アミノ基、カルボキシル基と呼びます。どちらが右でどちらが左、ということはありませんが。


タンパク質は体内に入るとどうなる?


次は、タンパク質がどのように私たちの体の中に取り込まれていくのかについて説明したいと思います。口から入った食べ物は大まかに、食道を通り、胃、小腸、大腸を経て肛門に到達します。この過程で、食べ物の栄養分が体内に取り込まれていきます。

口から肛門までは一本の管になっており、消化管と呼ばれます。この消化管を植物の茎に例えるなら、膵臓や肝臓といった消化器官が、葉のように繋がっています。消化器官は、消化管を通っていく食べ物の消化を助けます。

タンパク質は、口から入ると、胃、膵臓(すいぞう)、小腸と、三段階に分けて場所を変えて分解されていきます。胃、膵臓、小腸では、プロテアーゼと呼ばれる、タンパク質を小さく分解(これを消化という)する酵素が作られています。ちなみにこの酵素も、たんぱく質だったりします。

タンパク質はたくさんのアミノ酸が繋がったものですが、体内に入ったタンパク質は、酵素との反応によって、胃、膵臓を経て小さく分解されていき、小腸でタンパク質の最小単位であるアミノ酸に分解されます。
それからアミノ酸は小腸にある柔毛で吸収され、体の栄養分として取り込まれます。

では、吸収されたアミノ酸はどうなるのでしょうか。柔毛で吸収されたアミノ酸は肝臓に送られ、ここでアミノ酸が組み合わせられます。そして再びタンパク質になります

ん?それじゃあ一体何のためにタンパク質を分解したんだ?と思うかもしれません。

タンパク質は20種類のアミノ酸の組み合わせで出来ていることは説明しました。例えばタンパク質の一つとしてカゼインというものがありますが、これも複数の種類のアミノ酸が繋がってできています。
カゼインをはじめとするタンパク質を分解すると、たくさんのアミノ酸に分かれますが、これらのアミノ酸を使って別のタンパク質をつくることができます。

肝臓では、アミノ酸から、アルブミンやフィブリンといった、血液に関係のあるタンパク質がつくられます。これらは人間が生きていくのに必要なタンパク質です。
つまり、食べ物に含まれている様々なタンパク質を、一旦アミノ酸に分解し、人間にとって必要なタンパク質に変えているというわけです。

人間にとって必要なタンパク質には、他に、ヘモグロビン、酵素、抗体など、様々なものがあります。また、ミオシンやアクチンという、筋肉をつくるタンパク質もつくられます。


タンパク質を分解するうえでの弊害


余談になりますが、タンパク質は分解されるとき、ある有害な物質を発生します。
何だか分かりますか?



正解は、アンモニアです!

そういえば、さっきアンモニアという単語を見たぞ?という方もいると思います。
実はこの記事のアミノ酸の説明のところで、「アミノ酸の"ア"は、アンモニアの"ア"」なんてことを書いています。ここにきてやっと、この一見ふざけているような文章の説明に入ります(笑)

「アミノ酸の"ア"は、アンモニアの"ア"」というのは何かの語呂合わせや呪文というわけではなく、アミノ酸はアンモニアと関係がある物質であることを意味しています。語源が同じである、ということです。
どのくらい関係しているのかについては有機化学を学ぶ必要がありますが、タンパク質は分解されるとアンモニアを出すということが覚えやすくなったのではないでしょうか。

ここで重要なのは、その有害なアンモニアは、体内でどう処理されているかということです。

タンパク質が分解された結果出来たアミノ酸(それに加えてアンモニア)は、肝臓に入ると、人間にとって必要なタンパク質に合成されるということは説明しました。アミノ酸はタンパク質に合成されますが、残ったアンモニアはどうなるのでしょうか。

アンモニアは肝臓で無毒化され、尿素という物質に変わります。アンモニアが尿素に代わるまでは、「オルニチン回路」という複雑な過程を経ます。この尿素は、名前からも推測できる通り、最終的には尿として排出されます。

こうやって、有害なアンモニアを無毒な尿素に変えて排出する機構が備わっているので、私たちは体内に毒をため込まなくて済みます。人間の体はすごいですね。


タンパク質のまとめ


タンパク質は、三大栄養素の一つであり、私たちが生きていく上で重要な物質です。タンパク質は20種類のアミノ酸の組み合わせでできており、体内でアミノ酸に分解されます。
このとき、人体に有害なアンモニアが発生しますが、肝臓でアンモニアは尿素に無毒化され、また、アミノ酸は人間に必要な別のタンパク質に合成されます。

2016120501.png


コラーゲンは食べても意味がない?


テレビなどでよく、「コラーゲン」という単語を聞くと思います。コラーゲンは、タンパク質の一つです。コラーゲンは食べると肌がツルツルになる、などと言われ、コラーゲンの入った食品がよく売れていたりします。
しかし、コラーゲンは効果がないということを聞いたことがある方もいるのではないでしょうか。これは半分正解で、半分間違いです。

コラーゲンはタンパク質なので、アミノ酸で構成されています。そしてこの記事で、体内に取り込まれたタンパク質はアミノ酸に分解されるということを説明しました。つまり、コラーゲンとして摂取したものは、コラーゲンとしてではなく、アミノ酸として体内に吸収されてしまうということです。

また、アミノ酸は20種類しかないので、コラーゲンに含まれるアミノ酸を別の食べ物で摂取することも難しくはなく、コラーゲンを摂取する必要性も薄くなります。

しかし、これに対して、コラーゲンは体内で完全にアミノ酸に分解されてしまうわけではないという実験結果もあるそうです。つまり、摂取したコラーゲンはある程度までは分解されるものの、コラーゲン特有のアミノ酸の組み合わせを維持したまま体内に取り込まれるということです。

結局コラーゲンに効果があるのかないのかについては、どちらが正しいとは言い切れない状況のようです。
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コメント

こんばんは!

化学にも結構強いんですね。

食品の〇〇を食べると健康に良い、美容に良い、病気の予防になる等の効果は「永遠のテーマ」の様な感じですね。結局科学的な根拠は無いとなってしまったりとか。

そう考えると1番大事な事は「そう信じる事=プラシーボ効果」と「それを継続させる事」に尽きる様な感じがします。

No title

コメントありがとうございます!

世の中には健康食品に関する情報がたくさんありますが、確かに健康には継続が大事ですよね。

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プロフィール

Rh+

Author:Rh+
物理学専攻の大学4年生

【趣味】
アニメ、漫画・イラスト描き、
ラーメン、株式投資、etc
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