私たちが生きている体は、驚くほど多様な物質の組み合わせでできています。今回は、高校生物の基礎となる「生体を構成する物質」について整理します。
生体を構成する物質の存在比
ヒトの体を構成する物質の割合（存在比）は、おおよそ決まっています。
| 物質 | 割合 | 特徴 |
| 水 | 約60% | 生命維持に不可欠な溶媒 |
| タンパク質 | 約16% | 体の構造や酵素の主成分 |
| 脂質 | 約13% | エネルギー源、生体膜成分 |
| 無機質 | 約4% | 体液の浸透圧調節など |
| 糖質 | 約1% | 主なエネルギー源 |
※その他に核酸やビタミンなどが含まれます。
糖質（炭水化物）
糖質は、化学構造の中にアルデヒド基またはケトン基を持つ多価アルコールです。これらを総称して「炭水化物」と呼びます。
- 単糖: これ以上分解できない糖の最小単位（例：グルコース、フルクトース）。
- オリゴ糖（二糖類）: 単糖が2〜数個結合したもの（例：マルトース、スクロース）。
- 多糖: 単糖が多数結合したもの（例：デンプン、セルロース）。
タンパク質
タンパク質は、生命活動の主役であり、ヒトの体内には10万種類も存在すると言われています。これらすべてが、わずか20種類のアミノ酸の組み合わせで構成されています。
アミノ酸の分類
アミノ酸は側鎖の性質により大きく2つに分けられます。
- 疎水性アミノ酸: グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、トリプトファン、プロリン
- 親水性アミノ酸: セリン、トレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、グルタミン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リシン、アルギニン、ヒスチジン
アミノ酸同士がペプチド結合によって長く連なったものをポリペプチドと呼びます。
タンパク質の構造
タンパク質はその機能を発揮するために複雑な立体構造をとります。
- 一次構造: アミノ酸の並び順。
- 二次構造: ポリペプチド鎖の局所的な折りたたみ。αヘリックスやβ構造（βシート）が代表的。
- 三次構造: 二次構造がさらに複雑に折りたたまれた立体構造（高次構造）。
- 四次構造: 複数のポリペプチド鎖が組み合わさった構造。
脂質
脂質はエネルギー源としてだけでなく、重要な生理機能を担います。
- 中性脂肪: エネルギー貯蔵の役割。
- リン脂質: 親水基と疎水基を持ち、生体膜の構成成分となります。
- コレステロール: 細胞膜の流動性を調整するほか、ステロイドホルモンやビタミンD、胆汁酸の原料となります。
- DHA・EPA: 魚油に多く含まれる高度不飽和脂肪酸で、健康維持に寄与します。
生命の維持：ビタミン・ミネラル
微量ながら生命維持に不可欠なのがビタミンとミネラル（無機質）です。これらは生体内で合成できないものが多く、摂取が不十分だと欠乏症を引き起こします。
- ビタミン: 代謝を助ける補酵素として機能。
- ミネラル: 骨の成分（カルシウムなど）や、酵素の活性中心（鉄、亜鉛など）として重要な役割を担っています。
このように、生体は「水」という溶媒の中に、タンパク質、脂質、糖質、無機質が秩序正しく配置されることで、精密な化学反応（代謝）を実現しています。
【問題】生体を構成する物質 穴埋めクイズ
以下の文の（ ）に入る最も適切な語句を答えなさい。
- ヒトの体の構成成分として最も割合が高いのは（ 1 ）であり、全体の約60%を占める。
- 糖質（炭水化物）は、分子内に（ 2 ）やケトン基を持つ多価アルコールである。
- グルコースやフルクトースのように、これ以上分解できない糖を（ 3 ）という。
- タンパク質は（ 4 ）がペプチド結合によって多数連なった鎖状の構造をしている。
- タンパク質の一次構造とは、アミノ酸の（ 5 ）のことである。
- タンパク質の二次構造には、αヘリックスや（ 6 ）などが存在する。
- リン脂質は、親水基と疎水基の両方を持ち、（ 7 ）を構成する重要な成分である。
- コレステロールは、細胞膜の流動性を調節するほか、ステロイドホルモンや（ 8 ）の原料となる。
- タンパク質を構成するアミノ酸は、側鎖の性質により疎水性と（ 9 ）に大きく分類される。
- 植物細胞の細胞壁の主成分であり、単糖が多数結合した多糖を（ 10 ）という。
【解答】
- 水
- アルデヒド基
- 単糖
- アミノ酸
- 並び順（配列）
- β構造（βシート）
- 生体膜（細胞膜）
- ビタミンD
- 親水性
- セルロース
【問題】生体を構成する物質 正誤判定クイズ
次の文章が正しければ「○」、誤っていれば「×」で答えなさい。
- ヒトの体内において、タンパク質は脂質よりも存在比が高い。
- 糖質（炭水化物）は、分子内にアルデヒド基またはケトン基を持つ多価アルコールである。
- デンプンは単糖が多数結合したものであり、オリゴ糖に分類される。
- タンパク質を構成するアミノ酸は、自然界に数千種類存在する。
- アミノ酸同士がペプチド結合によって連なったものをポリペプチドという。
- タンパク質の「一次構造」とは、ポリペプチド鎖がさらに折りたたまれた立体構造のことである。
- αヘリックスやβシートは、タンパク質の二次構造の代表例である。
- リン脂質は、疎水性のみを持つため水には全く溶けない。
- コレステロールは生体膜の成分であるほか、ステロイドホルモンの原料にもなる。
- セルロースは動物の肝臓に蓄えられるエネルギー源である。
【解答と解説】
- ○ 解説：ヒトの体は水が約60%、タンパク質が約16%、脂質が約13%の構成比です。
- ○ 解説：これが糖質の化学的な定義です。
- × 解説：デンプンは多数の単糖が結合した「多糖」です。オリゴ糖は単糖が数個結合したものを指します。
- × 解説：タンパク質を構成するアミノ酸は20種類です。
- ○ 解説：ペプチド結合でつながった鎖状の分子がポリペプチドです。
- × 解説：一次構造はアミノ酸の「並び順（配列）」です。立体的な構造は二次構造以降（高次構造）で規定されます。
- ○ 解説：いずれも水素結合によって形成される局所的な規則的構造です。
- × 解説：リン脂質は「親水基」と「疎水基」の両方を持つため、水溶液中で膜構造を形成できます。
- ○ 解説：コレステロールは膜の流動性維持だけでなく、ホルモンやビタミンDの材料としても重要です。
- × 解説：セルロースは植物の細胞壁の成分（構造多糖）です。動物の肝臓に蓄えられるエネルギー源は「グリコーゲン」です。
参考文献
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