タンパク質がエネルギーになる!糖新生の知られざるメカニズム

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今日はこんなトピック

今回はタンパク質の代謝!アミノ酸は糖になる、糖新生の話だよ!

 

タンパク質の代謝と糖新生

 

今回はタンパク質からも糖が作られるって言う具体的な話だよ!

聞きたい!

 
 

糖新生と言ってタンパク質をエナジーとして使う為のシステムの1つに過ぎないから、ここは覚えておいてね!

分かった!

 

タンパク質は分解されるとアミノ酸になるよ。

つまりアミノ酸が沢山くっついてタンパク質を作っているんだね。

 

アミノ酸は分子構造にカルボキシル基とアミノ基を持った物質だよ。

???

カルボキシル基とアミノ基?

 

カルボキシ基は-COOH、アミノ基は-H3Nとか-H2N、こんなのが分子の中にくっついているものだよ。

何だか急に難しくなったよ。

 

基というのは英語でグループって意味なんだ。その分子がある事で似たような性質を持ってるよってこと。
 
例えばアミノ酸はアミノ基という同じ顔を持っていてカルボキシル基と言う腕を持っているけど、体が違うから違う名前のアミノ酸になっているみたいなイメージだよ。

なるほど。

 

ここではアミノ酸の頭である-H3N(第一級アミノ基)と-H2N(第二級アミノ基) が話を進める上で大事だからアミノ基と言う分子の頭をイメージしながら聞いてね。

分かった。

 

分解されたアミノ酸は門脈を通って肝臓に行くよ。

ここまでは単糖と同じだね。

 

肝臓では体に必要なタンパク質の分だけ合成に必要なアミノ酸が貯蔵されていて、そこからタンパク質合成を必要としている他の組織の為に血中に放出したり、余分なものはアミノ基を外してエナジーとして使われる為の経路にはいるか、脂肪の合成に使われるんだ。


 

アミノ酸から合成されるものにはタンパク質にはどんなものがあるの?

 

筋肉もそうだけど、ホルモンや神経伝達物質、それから核酸(DNA)もあるよ!

エナジーがあってもアミノ酸がないと体は動かないんだね?

 

ピンポン!

必要ないアミノ酸は頭を外されて糖質や脂質と同じ使い道があるんだ〜。

しかも、タンパク質の摂りすぎも脂肪になるんだね〜。

 
 

その通り!


アミノ基を外した時に糖質と同じ使い道があるものを糖原性アミノ酸、脂質と同じ使い道のあるものをケト原性アミノ酸と言うんだよ。

へ〜。

 

トピック2

必須アミノ酸と非必須アミノ酸、糖原性アミノ酸とケト原性アミノ酸、アミノ酸の話だよ!

 

必須か非必須か糖原性かケト原性か、アミノ酸の種類

 

元々、人間の体内にあるタンパク質は基本的に20個のアミノ酸がいろんな分子といろんな結合して出来ているんだよ。

それだけ?

たったの20個なんだ。

 

11種類のアミノ酸は体の中で合成できて9種類は体内で合成できないアミノ酸だよ。栄養上作れないものは食べ物から摂取する必要があるから9種類を必須アミノ酸、11種類を非必須アミノ酸と言ったりするんだ。

作り出す事も出来るの!

 

アミノ酸は分解される過程でアンモニアを発生させるんだけど、アンモニアは中枢神経に毒性が強いから、いろんな方法で処理されるんだよ。


 

どんな方法?

 

尿を作るのが1つ。
 
そしてそもそもこのアミノ基がアンモニアの素で危険だから尿にする過程でアミノ基を別の物質に固定して移動させるんだよ。

アミノ酸を分解する時にアミノ基を別の物質に運ばせるんだね?

 

そういう事!
 
アミノ基を外すとエナジーとして使えるんだよ。それが糖や脂質と同じ使い方をされるって言う事なんだ。


 

各組織に運ばれたアミノ酸のほとんどは、アミノ基がα-ケトグルタル酸(:2-オキソグルタル酸)に捕捉されて(捕まえられて)別の物質になるよ。
 
例えばアラニンのアミノ基はα-ケトグルタル酸に捕捉されてパイルベイト(ピルビン酸)になるよ。
 
パイルベイトはグルコース(血糖)から嫌気的に(無酸素で)エナジーを取り出した時にできる代謝産物なんだ。
 
グルコースから代謝されたパイルベイトは無酸素で代謝して乳酸になるか、好気的に(有酸素で)たくさんのエナジーを取り出す回路に入るか、エナジーとして使われない場合は脂肪として蓄える経路に入るか、この様な運命を辿るよ。
 
①アミノ基を外されて出来たパイルベートは、一旦経路を迂回して経路を逆戻りしてグルコースになってグルコースと同じ運命を辿るよ。
 
②他のアミノ酸もアミノ基を外された後はどこかの経路や回路の途中に合流する物質になってグルコースに戻されるんだ。
 
一方でアミノ基を捕捉したα-ケトグルタル酸はグルタミン酸になるよ。
 
 
過剰なアミノ基( ≒ アンモニアの元)はグルタミン酸に固定されグルタミンになるよ。
 

 

トピック3

アミノ酸はアンモニアと糖に、中性脂肪はキートンと糖に分解されて糖新生が完成するって話だよ!

 

アミノ酸と中性脂肪脂肪から糖新生

 

なんだか複雑だけど、取りすぎたアミノ酸は頭を外されてグルコースを作るって事なんだね?

その通り!
 
①と②の反応、これを糖新生って呼ぶんだよ!


 

血糖(グルコース)を作るから糖新生ダネ!

 

そして、頭の方はα-ケトグルタル酸→グルタミン酸に順番に固定されてグルタミンになるんだね?

肝臓以外の組織ではグルタミンにされてから血液循環に入らないと危険だからね。
 
肝臓に運ばれたグルタミンは今度逆の反応で外されたアミノ基=アンモニアが尿素を作る回路に入るんだ。


 

糖新生ってどんな時に起こるの?

良い質問ダネ!
 
糖新生は最後の摂食後から4〜6時間で開始されて肝臓のグライコジェン(グリコーゲン)が枯渇する10〜18時間で活性化されるんだよ。


 

4〜6時間って言うと食べたものが胃袋から全部なくなるくらいの時間ダネ!

よく気づいたね!!
 
ただ胃袋から物がなくなっても消化は腸で行われているから腸からの糖の吸収分とグライコジェンからの分解分と糖新生からのグルコースによってエナジーを生み出していると言う事になるよね!


 

糖が無いから作ってしまえって事だね?

この糖新生は脂肪からも起こるんだよ。


 

脂肪はキートン(ケトン体)になるんだよね?

そう!中性脂肪はキートンになる部分と糖になる部分から構成されてるんだ!


 

そう言う事なんだ〜!

 

まとめと解説

アミノ酸からアミノ基をα-ケトグルタル酸に移動させる時には必ず酵素が手助けするよ。
 
たとえばアラニンのアミノ基を移動させるのはALT(アラニンアミノトラスフェラーゼ)と言う酵素によってアミノ基が移動させられる事でパイルベイトになるよ。
 
アスパラギン酸ならAST(アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ)と言う酵素によってオキサロ酢酸になるよ。
 
採血をすると肝機能の項目にALT やASTが指標として使われているんだ。
 
ALTやASTは肝臓や心臓の細胞が障害を受けた時に血中に出てきて血清酵素活性が上昇するからだよ。
 


 

 

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