杆体のロドプシン 錐体の場合は ロドプシン イオドプシン オプシン フォトプシン ビタミン A と光 杆体 杆体は暗所で光を感知する 11-cis レチナール 光 All-trans レチナール 神経伝達物質 外節 ロドプシン ロドプシン 光 オプシン 情報 11-cis レチナール オプシン (

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1 水溶性ビタミンと脂溶性ビタミン ビタミン A 水溶性ビタミン ビタミン B 系 水に溶けやすいビタミン尿中に排出されやすいので欠乏症が起きやすい 食品ビタミン β- カロテン廃棄率 ほうれん草 ( 生 ) ほうれん草 ( 茹で ) レチノール レチナール 2 脂溶性ビタミン ビタミン A D E K 水に溶けにくく脂に溶けやすいビタミン尿中に排出されづらいので過剰症が起きやすい 視覚や遺伝子発現に関わる 水に溶けず 油脂に溶ける ビタミン A が足りないと夜盲症などになる ビタミン A が過剰に蓄積すると催奇形性などが生じる ビタミン A の代謝 目 レチノールレチノール脱水素酵素レチナールアルデヒド脱水素酵素 1A レチノイン酸レチノイン酸分解酵素 オプシンフォトプシンロドプシンイオドプシン光 遺伝子発現調節 角膜 水晶体 前眼房 瞳孔水晶体の開口部 虹彩光量調節 結膜 チン小体 ( 毛様体 ) 水晶体の厚さ調節 強膜 硝子体 脈絡膜網膜に栄養を送る 網膜 盲点 視神経 黄斑 中心窩 ( 視軸の 4~8 耳側 ) 分解 瞳孔は副交感神経による対光反射がある 死亡すると消失する 輝板 ( タペタム ) 網膜 輝板なし 輝板あり 表面 視神経線維 光 光 神経節細胞 アマクリン細胞 双極細胞 水平細胞 強膜 脈絡膜 網膜輝板 網膜を1 度通過網膜を2 度通過 ( 光を増幅する ) 視細胞 内部杆体錐体 1

2 杆体のロドプシン 錐体の場合は ロドプシン イオドプシン オプシン フォトプシン ビタミン A と光 杆体 杆体は暗所で光を感知する 11-cis レチナール 光 All-trans レチナール 神経伝達物質 外節 ロドプシン ロドプシン 光 オプシン 情報 11-cis レチナール オプシン ( タンパク質 ) トランスデューシン (G タンパク質 ) 形が変わり結合できなくなる 光の情報 視覚とビタミン A の代謝 暗いとき a + 明るいとき a + a + a + 暗いとき ロドプシン 明るいとき cgmp a + a + cgmp 11-cis レチナール All-trans レチナールオプシンレチノールデヒドロゲナーゼ 伝達物質が分泌される 伝達物質が分泌されない 11-cis レチノール All-trans レチノール 食事由来や肝臓に蓄積していたビタミン A ビタミン A を含む食品 100 g あたりの μg( 脂質はmg) 食品成分データベース プロビタミン A 食品レチノール β- カロテン脂質 西洋かぼちゃ にんじん ほうれん草 ニワトリ肝臓 ニワトリもも肉 β- カロテン レチノール 2 全卵 卵黄 卵白 動物と植物に存在する β- カロテンのビタミン A 効力は α- カロテンの約 2 倍 (100:53) プロビタミン A を過剰摂取しても体に障害はない 2

3 ビタミン A と遺伝子発現 くる病 rickets レチニールエステル ( 貯蔵 ) レチノール レチナール レチノイン酸受容体 RAR 細胞質レチノイドX 受容体 RXR くる病乳幼児の骨格異常で 脊椎や四肢骨の湾曲や変形等が起きるヒトだけでなくイヌ ネコ ネズミ トカゲ等でも生じる レチノイン酸 9cis レチノイン酸 ビタミン A は細胞や体液中では結合タンパク質に結合している RAR RXR RARE RXRE プロモーター 細胞核 転写 転写される DA ビタミン D が不足すると生じるタラ肝油にはくる病治療因子があることが分かっていたこれを加熱してビタミン A を破壊してもくる病を治療できた ビタミン A 以外の脂溶性の物質 : ビタミン D ビタミン D ビタミン D の生合成 ( 菌類由来 ) エルゴステロール ( 動物由来 ) コレステロール ( 菌類の ) エルゴステロール ( 体内の ) コレステロール ビタミン D2 エルゴカルシフェロール 紫外線 ビタミン D3 コレカルシフェロール 紫外線 肝臓 ビタミン D2 食品として摂取 ( 動物性食品の ) ビタミン D3 ビタミン D3 紫外線 25- ヒドロキシビタミン D2 25- ヒドロキシビタミン D3 2 2 哺乳類では両方とも同程度の生理作用を示す鳥類ではビタミン D2 はほとんど効果がない 0.025μg のビタミン D3 を 1 国際単位 (IU) と規定している 腎臓 活性化ビタミン D2 1,25- ヒドロキシビタミン D2 活性化ビタミン D3 1,25- ヒドロキシビタミン D3 不 24, ビタミン D と a 2+ ビタミン K 小腸 a 結合タンパク質の合成 ビタミン D 活性型ビタミン D 腎臓 a 2+ の再吸収促進 骨 a 2+ の放出促進 副甲状腺パラトルモン 破骨細胞 骨の破壊を抑制 フィノキノン ( ビタミン K1) 植物や魚介類に多く含まれる メナキノン ( ビタミン K2) 微生物やチーズ 納豆に含まれる腸内細菌が合成する 3 3~13 a 2+ の吸収促進 骨の強化 水に溶けない血液凝固や骨代謝に関与している欠乏すると血液凝固能低下や骨粗鬆症になる 3

4 血液凝固 ビタミンKとプロトロンビン 内因系 グルタミン酸 Glu 外因系 血管内皮の破損 コラーゲンの露出 組織の損傷 第III因子の放出 第XII因子の活性化 第VII因子の活性化と複合体形成 活性化第VII因子 第III因子 第IV因子 a2+ 血小板膜リン脂質 第XI因子の活性化 プロトロンビン 第II因子 2 2 第X因子の活性化と複合体形成 活性化第X因子 第V因子 第IV因子 a2+ 血小板膜リン脂質 第IX因子の活性化と複合体形成 活性化第IX因子 第VIII因子 第IV因子 a2+ 血小板膜リン脂質 フィブリノーゲン 第I因子 フィブリン 還元型ビタミンK フィブリンポリマー 酸化型ビタミンK グルクロン酸抱合体 尿へ γ-カルボキシグルタミン酸 Gla トコフェロール 抗酸化作用を持ち 植物油や魚卵 青魚に多く含まれる a2+ R1 R2 R3 不活性型 ビタミンK依存性 カルボキシラーゼ 還元型ビタミンK 骨の石灰化を促す 活性型 酸化型ビタミンK グルクロン酸抱合体 尿へ 酸素原子と不対原子 酸素原子 プロトロンビン ビタミンE 第XIII因子の活性化 ビタミンKとオステオカルシン ビタミンK依存性 カルボキシラーゼ 青文字はビタミンKが必要なもの グルタミン酸 Glu a2+ 2 プロトロンビン前駆体 トロンビン γ-カルボキシグルタミン酸 Gla トコフェロール 3 R1 R2 R3 α 生物活性 100 β γ δ- 3 1 活性酸素 酸素分子 酸素分子 電子 スーパーオキシド 片方が安定した だけにさらに不 安定に 過酸化水素 不対電子 同じ軌道に相手が いないので不安定 + 水 電子的に安定するが不対電子が残る 残った不対電子は安定するため他の 電子を狙う 一重項酸素 酸素が反応性の高い化合物に 変化したものの総称 赤文字 ヒドロキシラジカル スーパーオキシドとヒドロキシラジカルはフリーラジカル 4

5 活性酸素による悪影響の例 : 過酸化脂質 不飽和脂肪酸 2 脂質ラジカル 2 脂質ペルオキシラジカル 過酸化脂質 他の不飽和脂肪酸の水素を奪う ( 周りの脂肪酸も過酸化脂質に ) 細胞膜の脂肪酸で生じると 細胞膜が正常に機能しなくなる過酸化脂質の最終産物が変異原性や発癌性を有することがある 活性酸素を除去するもの 抗酸化物質 スーパーオキシドジスムターゼ グルタチオンペルオキシダーゼ ペルオキシダーゼ カタラーゼ α-トコフェロール β-カロテン アスコルビン酸 ( ビタミン) グルタチオン 活性酸素の除去 呼吸好中球の貪食紫外線 放射線酒 煙草過食 ストレス過度な運動 酸素 スーパーオキシド 過酸化水素 ヒドロキシラジカル ビタミン ビタミン E グルタチオン 水 酸素 一重項酸素 スーパーオキシドジスムターゼ ペルオキシダーゼ カタラーゼ ビタミン E による連鎖的脂質酸化の防止 脂質ペルオキシラジカル ビタミン E 酸化型ビタミン グルタチオン 生体膜に存在 ADP ビタミン 過酸化脂質 ビタミン E ラジカル 2 2 を直接除去できるアスコルビン酸 - グルタチオン回路 グルタチオンジスルフィド ADP + : ペントースリン酸経路で利用 V: アスコルビン酸 アスコルビン酸とコラーゲン アスコルビン酸 ( 酸化 ) 酸化型アスコルビン酸 コラーゲンタンパク質の一次構造 グリシン アミノ酸 X 主にプロリン アミノ酸 Y 主にヒドロキシプロリン を繰り返す コラーゲンタンパク質が 3 つ水素結合 : トロポコラーゲン 2 グルタチオンジスルフィド グルタチオン 2 体内での酸化還元反応に関わる抗酸化 コラーゲン合成 非ヘム鉄吸収促進 胆汁酸合成などヒト 霊長類 モルモットのみ合成できない欠乏すると壊血病になる 翻訳後修飾プロリン水酸化酵素プロリン 2 Fe 2+ 酸化型アスコルビン酸 2 Fe 3+ アスコルビン酸 ヒドロキシプロリン コラーゲンタンパク質間の水素結合がより強固に 5

6 死亡者数 ( 万人 ) 糖代謝とビタミン VB1: チアミン ビタミン B2 FM FAD に合成され酸化還元酵素の補酵素として働く ビタミン B3 AD に合成され酸化還元酵素の補酵素として働く グルコース解糖系ピルビン酸アセチルoA クエン酸回路 AD FAD 2 電子伝達系 ATP ビタミン B1 ピルビン酸脱水素酵素の補酵素として働く ビタミン B5 oa の構成要素になる ビタミン B7 ピルビン酸脱炭酸酵素の補酵素として働く チアミン 3 チアミン 2 リン酸 ( 活性型 ) 以下の酵素の補酵素として働く ATP AMP S 2 S ピロリン酸 ピルビン酸デヒドロゲナーゼ : アセチル oa を合成 α- ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ : スクシニル oa を合成トランスケトラーゼ : ペントースリン酸経路と解糖系を繋ぐ 糖代謝に関わるビタミン B 脚気 ビタミン ビタミン B1 食材 酵母 肉類 牛乳 胚芽 豆類 緑黄色野菜など ビタミン B1 欠乏症の一つ末梢神経障害と心不全をきたす ビタミンB2 腸内細菌が合成する酵母 レバー 牛乳など ビタミンB3 トリプトファンからできる魚類 レバーなど ビタミンB5 ほとんどの食品に含まれている ビタミンB7 腸内細菌が合成する酵母 卵黄 豆類など ビタミンB1が不足すると脚気や神経炎になる 末梢神経障害 ( 乾性脚気 ) 知覚神経障害 手足末端のしびれ 歩行障害 心不全 ( 湿性脚気 ) 末梢動脈の拡張 高拍出性心不全 浮腫 ( むくみ ) 日本の脚気死亡者数 人数は資料によって少し違う 食品中の VB1 100g 中の含量 (g VB1 は mg) 食品成分データベース 食品 水分 食物繊維 VB1 ごはん ( 精白米 ) ごはん ( 玄米 ) 蒸しじゃがいも 食パン 西暦 食生活の変化や偏食から 1975 年以降に再発している 豚肉 ( もも赤身 ) 全卵 牛乳

7 糖代謝とビタミン ビタミン B2 FM FAD に合成され酸化還元酵素の補酵素として働く グルコース 解糖系 ピルビン酸 アセチル oa ビタミン B1 ピルビン酸脱水素酵素の補酵素として働く ビタミン B5 oa の構成要素になる 電子伝達体 :AD と FAD 2 AD: 脱水素酵素の補酵素として働く アデニンリボース リン酸 リボース ナイアシン ( ビタミン B3) ビタミン B3 AD に合成され酸化還元酵素の補酵素として働く クエン酸回路 AD FAD 2 電子伝達系 ATP ビタミン B7 ピルビン酸脱炭酸酵素の補酵素として働く FAD 2 : 酸化還元反応の補欠分子族として働く リボフラビン誘導体 ( ビタミン B2) AD + と AD(FAD と FAD 2 ) AD + は補酵素として働く際に水素と電子を受け取る 乳酸脱水素酵素 乳酸 AD+ AD 電子 2 個 AD FAD 電子 2 個 FAD 2 ピルビン酸 AD FAD も補欠分子族として働く際に水素と電子を受け取る VB2: リボフラビンと VB3: ナイアシン 3 3 リボフラビン 2 2 欠乏すると成長停止 角膜炎 皮膚炎 脱毛症などが起きる ナイアシン ニコチン酸 ニコチンアミド 2 欠乏するとペラグラになる光線過敏症が生じ 顔に赤い発疹嘔吐 口内炎 疲労 錯乱 死亡 VB5: パントテン酸 3 3 β- アラニンパントイン酸 ギリシア語で どこにでもある酸 の意味で体中に存在する補酵素 A(oA) やアシルキャリアータンパク質の構成成分としてアシル基やアセチル基の転移に関与している R アシル基 3 腸内細菌も合成するため欠乏症は起こらない アセチル基 パントテン酸とアセチル oa ピルビン酸細胞質外膜内膜マトリクス ミトコンドリア 2 3 補酵素 A(oA) 2 3 S P P 3 2 P AD 3 oa アセチルoA( 活性酢酸 ) 7

8 VB7: ビオチン VB6: ピリドキシン 2 S ピリドキシン ピリドキサール ピリドキサミン ATP カルボキシラーゼの補酵素として炭酸固定や炭酸転移に関与 ピルビン酸カルボキシラーゼ : 糖新生 アセチル oa カルボキシラーゼ : 脂肪酸合成腸内細菌が合成するので通常は欠乏しない卵白中のアビジンと結合しやすいので 生卵白を大量の摂取すると欠乏症が起きることがある ピリドキサールリン酸 : 活性型 3 2 リン酸 ADP アミノ酸代謝に関わる酵素の補酵素 アミノ基転移反応 アミノ酸の脱炭酸反応 アミノ酸の脱アミノ反応 腸内細菌が合成する VB6 とアミノ酸系生理活性物質 VB9: 葉酸 グルタミン酸 γ- アミノ酪酸 グルタミン酸脱炭酸酵素 +VB6 ヒスチジン ヒスタミン ヒスチジン脱炭酸酵素 +VB6 トリプトファン 5-TP セロトニン メラトニン 5-TP 脱炭酸酵素 +VB6 銀杏には VB6 拮抗物質が含まれており 多量摂取すると GABA 合成が不十分になり痙攣などが起きる フェニルアラニン チロシン L-DPA ドーパミン ノルアドレナリン アドレナリン DPA 脱炭酸酵素 +VB プテリジンアミノ安息香酸グルタミン酸 2 ジヒドロ葉酸 2 テトラヒドロ葉酸 (TF 活性型 ) 補酵素として ホルミル基 メチレン基 メチル基など 1 炭素基をアミノ酸や核酸の中間体に受け渡す核酸 ( プリン ) の合成に必要 VB9: 葉酸 VB12: シアノコバラミン リボース -5- リン酸 ホルミル基 R TF メチレン基 メチル基 ホスホリボシル -1- ピロリン酸 10- ホルミル TF イノシン1リン酸ヒポキサンチン ( プリン骨格の形成 ) グルタミングリシンアスパラギン酸 造血や細胞分裂が盛んな組織に必要 ( 妊娠時にも必要 ) 動物のレバーや緑黄色野菜 果物に多く含まれる欠乏すると 貧血 免疫機能減衰 消化管機能低下 胎児の異常が発生する P o o を含むビタミン がメチル基メチルコバラミン がアデノシル基アデノシルコバラミン 8

9 VB12 の作用 DA の合成や調整 造血 ( 葉酸の生合成 ) 脂肪酸の合成とエネルギー代謝に関与している貝類や動物性食品に含まれ 植物性食品にはほとんどない その他のビタミン B 群は ビタミンB 群 正体 別名 ビタミンB4 アデニン TF メチルコバラミン イソロイシンバリンスレオニンメチオニン メチルマロニル oa 5,10- メチレン TF シアノコバラミン 5- メチル TF メチルマロニル oa ムターゼ アデノシルコバラミン 10- ホルミル TF スクシニル oa クエン酸回路へ ビタミンB8 アデニル酸 ビタミンB10 葉酸の化合物 ビタミンR ビタミンB11 葉酸類似化合物 ビタミンS ビタミンB13 オロト酸 ビタミンB14 葉酸やリポ酸の混合物 ビタミンB15 パンガミン酸 ビタミンB16 S-メチルメチオニン ビタミンU その他のビタミンは ビタミンB 群ビタミンF ビタミンI ビタミン ビタミン ビタミンP ビタミンQ ビタミンS ビタミンV 正体リノール酸などの必須脂肪酸米糠の抽出物リポ酸カルニチンヘスペリジンなどのフラボノイドユビキノンサリチル酸ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド 9

解糖系でへ 解糖系でへ - リン酸 - リン酸 1,-2 リン酸 ジヒドロキシアセトンリン酸 - リン酸 - リン酸 1,-2 リン酸 ジヒドロキシアセトンリン酸 AT AT リン酸化で細胞外に AT 出られなくなる 異性化して炭素数 AT の分子に分解される AT 2 ホスホエノール AT 2 1

解糖系でへ 解糖系でへ - リン酸 - リン酸 1,-2 リン酸 ジヒドロキシアセトンリン酸 - リン酸 - リン酸 1,-2 リン酸 ジヒドロキシアセトンリン酸 AT AT リン酸化で細胞外に AT 出られなくなる 異性化して炭素数 AT の分子に分解される AT 2 ホスホエノール AT 2 1 糖質の代謝 消化管 デンプン 小腸 肝門脈 AT 中性脂肪コレステロール アミノ酸 血管 各組織 筋肉 ムコ多糖プリンヌクレオチド AT 糖質の代謝 糖質からの AT 合成 の分解 : 解糖系 と酸化的リン酸化嫌気条件下の糖質の分解 : 発酵の合成 : 糖新生 糖質からの物質の合成 の合成プリンヌクレオチドの合成 : ペントースリン酸回路グルクロン酸の合成 : ウロン酸回路 糖質の代謝 体内のエネルギー源

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