(d)表面に吸着する。酵素の触媒作用は,酵素の表面に反応物質(基質)を吸着して接触し易くするだけでなく,反応物質を活性化して,その活性化エネルギーを低くして反応を起こし易くする性質もある。化学反応A→Bが起こるには,活性化エネルギーhが必要であるとする。これは下図のようにA点の石をB点に落とすことに相当し,その場合,A点よりhだけ高いC点に石を上げなければならない。A点からC点に石を上げることが活性化することに相当し,AC間の距離hを活性化エネルギーと考えてよい。酵素の働きは,AC間のエネルギー障壁hが低い他の反応経路を与えることにある。酵素の触媒作用は,いろんな条件で大きく変わる。温度が低いと活性が小さく,40°C付近にピークに達し(最適温度),それ以上の温度になると急速に低下する。これは,タンパク質の構造が熱によって壊れてしまうからである(変性)。溶液のpHが大きな影響を与える。4以下),塩基性(pH9以上)で失活する。2が最適),塩基性ホスファターゼ(pH9〜9.5が最適)である。最大活性を示すpHを最適pHという。酵素の活性は,作用する物質(基質)の濃度によって影響を受ける。活性化剤(マグネシウム,カルシウム等の金属イオン),SH剤(2-メルカプトエタノール),補酵素(NAD,NADP等)に依存することがある。タンパク質を変性させる物質(重金属イオンや表面活性剤等)が混入すると,酵素活性は低下もしくは消失する。酵素を使う実験で試薬を溶かしたりするのに,ガラス器具や蒸留水を用いるのはこの為である。酵素作用が失活した場合,条件を元通りにすると,失活酵素は再生されることもあるが,多くは不可逆である。水の助けを借りて基質を分解する。消化等に重要な働きをする。基質を加水分解によらずに分解する。リン酸基やアミノ基等の原子団を,1つの基質から他の基質に移す。基質分子内の原子の並び方を変える。基質の酸化還元に関与する。細胞内呼吸に重要な働きをもつ。カタラーゼや各種のデヒドロゲナーゼ(脱水素酵素)がある。多くの生体物質の合成を促進する。►消化デンプンは,唾液や膵液に含まれるアミラーゼの作用で直鎖部分がグルコースとマルトースに分解される。枝分かれの多い部分は,小腸の吸収上皮細胞の細胞膜に固定されているマルターゼによってグルコースに分解される。小腸の吸収上皮細胞の細胞膜にはアミラーゼもあり,短くなったデンプン(デキストリン)を分解する。タンパク質は,胃でペプシンによって,幾つかのポリペプチドに切断される。ペプシンは不活性型のペプシノーゲンとして合成され,胃内に分泌されてから,ペプシンによって一部が切断され,活性型のペプシンとなる。胃粘膜は多糖のねばねばした液で保護されている。十二指腸で,膵液が送り込まれる。膵液・腸液は弱塩基性で酸性の胃液を中和する。膵液中には数種類のタンパク質分解酵素を含んでいる。トリプシンとキモトリプシンで,これらも分泌されるときはトリプシノーゲン,キモトリプシ液のトリプシン)によって活性化される。これらはポリペプチドを小さなペプチドに切断する。ペプチドは,小腸の上皮細胞上のペプチダーゼ(カルボキシペプチダーゼとアミノペプチダーゼ)によってアミノ酸に分解される。脂肪は十二指腸で胆汁と混ぜ合わされ,細粒になる。膵液中のリパーゼは胆汁で活性化され,脂肪をグリセリンと脂肪酸に分解する。低分子化合物を原料として化学的に合成された高分子物質を繊維化したもので,化学繊維の一種である。人為的に変えられるので超高強力繊維,耐熱性繊維,光学繊維等自然界にはない新しい機能をもつ繊維もつくられ,その種類も極めて多彩になってきている。合成繊維の生産量の殆どはポリエステル,アクリル,ナイロンで占められ,三大合成繊維といわれている。これらのうち,ポリエステルは適度のこしと混紡性のよさ,アクリルは共重合による改質の多様性と嵩(かさ)高性,ナイロンは適度の弾性と弾性回復率が特徴である。これらの他,ビニロンは吸湿性,ビニリデンは重さと難燃性,ポリウレタンはその大きな弾性等に特徴がある。近年,紡糸技術が著しく進歩し,ポリエステル繊維の紡糸速度は1950年代には1000m/分だったが,1985年頃には5000〜6000m/分の高速紡糸が可能となった。非常に細い繊維(超極細繊維;ファインデニール繊維)もできるようになり,眼鏡拭き用クロス等特殊な用途で用いられている他,合成繊維につきまとう人工的な冷たさをぬぐう為に,制御されたばらつきを加味して暖かみを帯びた繊維にしたり,繊維の断面を三角形にし外観や性能をできるだけ絹に近づけたポリエステル繊維(シルクライク繊維)を開発したり,中空で多孔性のため汗を吸いやすい吸汗性繊維もつくられる等,様々な繊維が紡糸技術の発展により開発されている。►光学異性体と不斉炭素原子4価の炭素原子に4個とも互いに異なる原子や原子団(置換基)が結合しているとき,この炭素原子を不斉炭素原子という。不斉炭素原子をもつ分子を,それを鏡面に映した形の分子と比べると,重ね合わせることができず,互いに異性体となる。この異性体は,鏡像体(鏡像異性体)の関係にある立体異性体で,光学的性質だけが異なることから光学異性体と呼ばれている(ときには,結晶形が左右逆になることもある)。このような立体的関係はちょうど右手と左手の関係と同じなので鏡像異性体同士を互いに対掌体とよぶことがある。光学異性体の溶液に偏光を当てると,その振動面が右や左に旋回する。左に旋回させるものを左旋性があるといい,(−)で表す。右に旋回させるものを右旋性があるといい,(+)で表す。左旋性と右旋性のものの等量混合物は旋光性がなく,ラセミ体と呼ばれる。光学異性体には,その構造からみた命名上の規約がある。これは,フィッシャーE.Fischerによるもので,基準物質にグリセルアルデヒドを用い,小型のD(Dextrorotatory,右旋性)とL(Lrerorotatory,左旋性)の文字を用いて表すものである。この規約では,下図(a)の構造のものをD-グリセルアルデヒドとする。四角形は不斉炭素原子を中心においた正四面体を表し,各頂点で置換基と結合している。-Hと-OHを結ぶ横向きの実線は紙面の手前にあることを示し,-CHOと-CH2OHを結ぶ縦向きの破線は紙面の奥にあることを示している。図(b)は,(a)を平面に投影した図である。L‐グリセルアルデヒドは,図(b)の-Hと-OHを互いに交換したものになる。図(c)はD型,図(d)はL型であり,(c)と(d)はDとLが鏡像体になっていることを示す。-グリセリン酸になり,更に導かれる光学異性体をD型とし,D,Lは,旋光性と無関係に定められる。乳酸は,ヨーグルトのような乳酸飲料や漬物等の酸味成分であり,乳酸発酵によってD,L−乳酸ができる。筋肉等の動物組織中で糖代謝によってできる乳酸は,L(+)-乳酸である。糖の場合には,糖とグリセルアルデヒドの-CH(OH)CH2OHの構造を対比させ,同じ構造のとき記号も同じになる。アミノ酸の場合には,-NH2を-OHに置き換えて乳酸と対比させ,同じ構造のとき記号も同じになる。天然のアミノ酸は殆どL型だが,旋光性は右と左のものがある。酒石酸には,1分子中に2個の不斉炭素原子がある。そこで,2個ともD型またはL型のものと,D型とL型を1個ずつもつメソ体と呼ぶ対掌構造のものがある。メソ体は,ラセミ体と同様,左旋性と右旋性が打ち消し合って旋光性を示さないので,光学不活性体である。一般に,不斉炭素原子n個をもつ分子の光学異性体は,2n個である。光学異性体は,生理的には全く異なった挙動を示すもので,地球上の生物体内のホルモンや糖類,アミノ酸等は,どれも光学活性であり,そのどちらか一方の分子からできている。タンパク質のa-ヘリックスのらせん構造は,光学活性のL型アミノ酸による二次構造である。この中にD-型アミノ酸が混入すると,あの規則的ならせん構造はできなくなってしまう。このように生物体内では,一方の光学異性体のみが選択的に秩序よく配列され,安定な構造を保って生理作用を営んでいる。►エタノール代表的なアルコールで,古くから酒として利用されてきた(酒精)。物理的性質は融点−114.5°C,沸点78.32°C,密度0.79g/cm3(20°C)で,室温では液体である。従来は,デンプンや糖蜜等を原料として発酵によってつくられていたが,近年エチレンを原料として工業的に合成されるようになった。硫酸法による合成では,濃硫酸とエチレンから硫酸エステルをつくり,これを加水分解してエタノールを得る。このときジエチルエーテルが副生する。C2H5OH+H2SO4直接水和法は1947年以後工業化され,最近新設工場では,殆どこの方法によっている。触媒として,ケイソウ土にリン酸が含まれたものを用いる。C2H5OHエタノールは,水と濃度95.6%で共沸混合物(沸点78.15°C)をつくる。したがって,単純な蒸留法では無水物を得られないので,CaOを加えて蒸留する。高純度にするには,マグネシウムリボンとヨウ素少量を加えて加熱沸騰させた後に蒸留する。2C2H5OH+Mg(OH)2►ペニシリンアオカビから産生する抗生物質で,βラクタム構造をもち,βラクタム抗生物質に属する。Florey),チェイン(E.B.Chain)らの共同研究によって,臨床的に使われた最初の抗生物質である。いう単線形ではなく,複雑な食物網をつくっているが,その中の1つ1つの流れは基本の通りになっている。中には植食性,肉食性共に合わせもつ雑食性のものもあるが,これは全体の位置づけで判断し,一次消費者,二次消費者のいずれかにおくことになる。►生態ピラミッド生態ピラミッドは,その指標によって,個体数を示すピラミッド,重量やカロリー値等で示す生体量のピラミッド,各栄養段階でのエネルギー流量や生産力を示すエネルギーのピラミッド等に分類される。一般的にはこれらの要素を全て含むものとして認識され,食物連鎖や弱肉強食を示す図式として受け入れられている。食物連鎖を構成する生物個体数は,下位の生産者が最も多く,次いで一次消費者,二次消費者と少なくなっていき,三次消費者が最も少ない。生産者が樹木だったり,あるいは寄生連鎖だったりした場合はそうならない。この個体数をピラミッド型に示したものが個体数ピラミッドであり,エルトン(1927年)が示したので,エルトンのピラミッドともいう。寄生連鎖等はピラミッド型にならない。個体の重量×総個体数,即ち栄養段階毎の生体量で示したピラミッドを生体量ピラミッドという。この場合は寄生連鎖でもピラミッド型になる。一定時間あたりの生産量を基にしてつくったピラミッドを生産量ピラミッドという。この場合,総生産量の場合と,純生産量の場合があるが,一般的には純生産量でピラミッドをつくることが多い。生産量ピラミッドは,物質の移動がない閉鎖系は必ずピラミッド型になる。本サイトに掲載された記事や画像の無断転載を禁じます。