基礎代謝
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肥満
ダイエット
エネルギー
メタボリックシンドローム




代謝 (metabolism
とは?
  1. 生体内で起こる化学反応を代謝という。この反応で生成したり、反応に使われる化合物を総称して代謝物質(metabolite:メタボライト)という。
  2. 生物が日々活動する原動力は、動物が木の実を食べたり、植物が光合成したりすることで得るエネルギーである。このように“取り入れた物質からエネルギーを得て活動すること”を“代謝”という。
    代謝は生物だけが持つ特別な能力である(シュレーディンガー/物理学者)
  3. 体内で起こる化学反応のこと。生体内の化学反応のことで、体外から取り入れた物質から他の物質を合成したり、エネルギーを得たりする。
    同化と異化がある。新陳代謝ともいう。
    同化(合成)と異化(分解)反応によってエネルギー平衡を保つ働き。
    「代謝metabolism(metabol- =変化)」
  4. =生体内で起こる化学反応のこと。反応に際して生成したり、あるいは反応に使われたりする化合物を総称して『代謝物質(metabolite)』という。
    動物の場合、代謝物質の多くが食物の摂取で得られる。これに反し、植物では始原物質(水・二酸化炭素・無機成分)のみが外から与えられ、それ以外はすべて自分で合成できる。
    「生体内の代謝物質(メタボライト)を一斉に調べるメタボローム解析が、ゲノムとタンパク質に続く研究テーマとして注目されています。
    慶應義塾大学先端生命科学研究所の曽我朋義教授は、その測定技術の開発で先頭を走る。従来困難だった網羅的解析の道を開いた。
    細胞内には糖やアミノ酸などの様々な代謝物質が多数あり、哺乳動物で数千種類、植物で数万種類あるといわれています。どれがどのくらいあるかを1回で調べることはとても難しい。1回で枯草菌の1692成分を解析できました。それまではドイツがトップで362成分でした。
    物質を分離するキャピラリー電気泳動法と、分子の重さを量る質量分析法を組み合わせています。
    発酵に使う微生物の反応はこれまでブラックボックスでした。メタボローム解析は、細胞内の酵素などによる反応の違いを見分けられます。発酵反応の経路や、各経路できる物質の濃度を測定できるようになりました。
    正常な細胞と異常な細胞の違いは、遺伝子だけでは分かりません。遺伝子やタンパク質、代謝物質の情報を総合して生物の仕組みを解き明かしてゆける。
    薬物による急性肝炎を診断できる血中成分を発見し、製薬業界からの注目度が一気に高まりました。ウイルス性の急性肝炎には検査法がありましたが、薬物にはありませんでした。動物実験の段階ですが、臨床試験で確認できれば早期診断への応用が見込める」





(物質の動的な側面が代謝)
  • 細胞の中では数え切れないほどの多数の化学反応が起こっている。
  • 代謝は、異化と同化に区分される 。
  • 異化は、生体分子を段階的に分解し、最終的に胃は、炭素を二酸化炭素、窒素を尿素にして、外界へ戻すプロセスである。
  • 異化は分解(大きい分子を細かくする)の過程で、エネルギーはここから生まれる。
  • 同化は、異化の途中でできる物質(代謝中間体)を材料にして、大きな生体分子を組み立てるプロセスである。

「同化anabolism(ana- =上へ向かう)」
  • ・単純な物質を結合して複雑な分子をつくる化学反応。
  • 生合成ともいう。
    ・一般にエネルギーを産生するより消費する反応。
    ・同化反応に必要なエネルギーは異化反応から供給される。
    ・(例)アミノ酸がペプチド結合してタンパク質を合成。

「異化catabolism(cata- =下へ向かう)」
  • ・複雑な有機化合物を単純な物質に分解する化学反応。
    ・エネルギーを使うより産生することが多く、有機分子の結合で蓄えていた位置エネルギーを放出する。このエネルギーはATP分子に移され、同化反応に使われる
    ・(例)消化酵素による化学的消化。単純な酸化。




クリプトビオシス
  1. 極度の乾燥に耐えるため一部の生物が身につけた「代謝を伴わない永久的休眠状態」のこと。1702年に、オランダのレーウェンフックがクマムシなどの微生物で発見。300年間、メカニズムが分からなかった。
    ネムリユスリカはクリプトビオシスを起こす代表的な生物。
  2. 分子レベルで解明
    「農業生物資源研究所・乾燥耐性研究ユニット長の奥田隆氏がネムリユスリカを使って分子レベルでの解明に成功した。
    ネムリユスリカの幼虫の生息環境は岩盤に出来た水たまり。太陽が照りつけ岩盤の温度は65℃にも上がる。ネムリユスリカの体はカラカラに干からびる。だが、幼虫は体内でトレハロースを作り、水と置き換えることで組織をガラス状にして細胞を保護、乾燥による変質を防ぐ。
    降雨で水を得ると、溜め込んだトレハロースをグルコーゲンに転換し、再び活動を始める。
    乾燥体重の約2割がトレハロース。体内水分の脱水を刺激に、トレハロースを積極的に細胞内に取り入れるタンパク質を作り出す遺伝子も特定した、成果は2007年夏のアカデミー紀要で発表
    2008年3月には、東京工業大学と共同で、トレハロースが体内のどこにどんな状態で蓄積されるかを解明。
    常温で乾燥保存できることから、凍結保存に代わる可能性がある。
    本来は植物の遺伝子が持っていた遺伝子をなぜユスリカが持つようになったのか?まだ不明」


電子をやり取りして代謝・・・電気共生
  • 科学技術振興機構のチームは、2種類の土壌微生物が電子をやり取りし、生息のための酸化還元反応(いわゆる代謝)を助け合う現象を実験で発見した。
    1. ゲオバクター(微生物)
      • 酢酸を酸化して電子を放出する。
    2. チオバチルス
      • 電子を受けとって硝酸を還元する
    片方だけでは反応が進まず、電子を伝える必要がある。
  • ここに、電子を通す酸化鉄のマグネタイト粒子を加えると、代謝速度が10倍以上に高まった。
  • 「微生物の間で粒子が電流の役割をして電流が流れた」(加藤創一郎研究員)
  • 「イオンが拡散し移動して電子をやり取りするには遅い」(渡邉一哉・京都薬科大学教授)
  • 電流による共生は自然界にあるかもしれないと云われてきた。
  • 実験で初めて確認・・・「電気共生」と名づけた。


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