タンパク質の構造
このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。
根拠は高等学校学習指導要領（平成30年告示）「生物」の内容 (2) ア (ｱ) ㋑「生命現象とタンパク質」。
内容の取扱いは「酵素については、その働きとタンパク質の立体構造との関係を扱うこと」を求めている。
0. どういう論点か
タンパク質の働きは、立体構造で決まります。
そしてその立体構造は、アミノ酸の並び順で決まります。
DNA の塩基配列 → アミノ酸の並び（一次構造） → 立体構造 → 働き
この 1 本の道筋が、この単元の背骨です。どこかが崩れれば働きは失われます。
| 段階 | 何を指すか |
|---|---|
| 一次構造 | アミノ酸の並び順 |
| 二次構造 | αヘリックス・βシート（部分的な規則構造） |
| 三次構造 | ポリペプチド 1 本の全体の折りたたみ |
| 四次構造 | 複数のポリペプチドが集まった構造 |
引っかけの分かれ目は次の 3 つ。
- 立体構造を決めているのは一次構造（並び順が変われば形が変わる）
- 変性しても一次構造は壊れていない（つながりは残り、折りたたみだけがほどける）
- 四次構造をもたないタンパク質もある（単量体なら三次構造まで）
1. アミノ酸とペプチド結合
根拠: 学習指導要領 生物-(2)-ア-(ア)-㋑
タンパク質を構成するアミノ酸は何種類？
20 種類
側鎖（R 基）の違いで性質が変わる。
アミノ酸どうしがつながるときにできる結合を何という？
ペプチド結合
一方のカルボキシ基と他方のアミノ基から水 1 分子がとれてつながる。
20 種類のアミノ酸で、互いに異なるのはどの部分？
側鎖（R 基）
アミノ基・カルボキシ基・水素・炭素の骨格は共通。
親水性の側鎖をもつアミノ酸は、球状タンパク質のどこに多く配置される？
外側（水に面する側）
疎水性の側鎖は内側に集まり、この偏りが折りたたみを決める。
2. 立体構造の 4 つの段階
根拠: 学習指導要領 生物-(2)-ア-(ア)-㋑
タンパク質の一次構造とは？
アミノ酸の並び順（配列）
遺伝子の塩基配列がそのまま決めている。
二次構造として代表的な 2 つの形は？
αヘリックス（らせん）とβシート（ひだ状）
主鎖どうしの水素結合によってできる。
三次構造と四次構造の違いは？
三次構造はポリペプチド 1 本の立体的な折りたたみ、四次構造は複数のポリペプチドが組み合わさった構造
すべてのタンパク質が四次構造をもつわけではない。
四次構造をもつタンパク質の代表例は？
ヘモグロビン
2 種類のポリペプチド 2 本ずつ、計 4 本からなる。
立体構造を保つのに働く結合・相互作用を挙げると？
水素結合・イオン結合・疎水性相互作用・S–S 結合（ジスルフィド結合）
弱い力が多数働いて形を保っている。
タンパク質の立体構造を決めているのは、結局どの情報？
一次構造（アミノ酸の並び順）
並びが決まれば、おのずと同じ形に折りたたまれる。
3. 変性と働き
根拠: 学習指導要領 生物-(2)-ア-(ア)-㋑
熱や強い酸によって立体構造が崩れ、働きを失うことを何という？
変性
ゆで卵が固まるのは、卵白のタンパク質が変性したため。
変性したタンパク質で、壊れているのは何次構造まで？
二次構造以上。一次構造（ペプチド結合）は壊れていない
つながりは残っており、切れているのは立体構造を保つ弱い結合。
変性によって酵素が働きを失うことを何という？
失活
活性部位の形が崩れ、基質と結合できなくなる。
同じアミノ酸配列のタンパク質が、いつも同じ形になるのはなぜ？
側鎖の性質から、最も安定な折りたたみ方が決まるから
このため 1 アミノ酸の置換でも、形と働きが変わることがある。
鎌状赤血球症で起きているのは、タンパク質のどの段階の変化？
一次構造の変化（1 アミノ酸の置換）が立体構造を変えた
ヘモグロビンが重合しやすくなり、赤血球が変形する。
タンパク質が正しく折りたたまれるのを助けるタンパク質を何という？
シャペロン
折りたたみの失敗や、変性からの回復を助ける。