ワックス（生物学的）：構造、特性、機能、タイプ - 生物学 - 2025

ワックスは、疎水性材料は、長鎖脂肪酸およびアルコール（長鎖脂肪酸とアルコールのエステル）から構成されています。それらは多くの植物や動物の種によって自然に生成されるため、自然界には複数の機能があります。

「ワックス」（英語のワックスに由来）という単語は、蜂によって生成され、櫛を構築するために使用される物質を指すラテン語の「ワックス」に由来します。英語の用語は、ミツロウ（英語のミツロウ）を表すためにも使用されるアングロサクソン語の「weax」に由来するため、同じ意味合いで使用されています。

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上記を考慮に入れると、「ワックス」の定義には、いくつかの特性を共有するが、必ずしも同じ化学的特性および/または物理的特性を持たない一連の物質が含まれることが理解されます。

しかしながら、それらの化学的同一性に関係なく、ワックスは、それらを生産する生物に応じて異なる目的を果たす高度に疎水性の物質です。多くの生物がそれらを主要なエネルギー貯蔵物質として使用していますが、他の生物はそれらを表面の保護物質として使用しています。

植物ワックスは植物や動物でも同じように一般的ですが、植物ワックスは、これらの生物にとって生物学的に重要であり、人類学の観点からも産業的であるので、最も強い強度で説明されているもの（および一部の動物）です。

ワックスの構造

ワックスは、長鎖脂肪酸のアルコールエステルとして古典的に定義されており、長さ24〜30の炭素原子によって特徴付けられます。ステロイドグループ）。

それらは多かれ少なかれ以下のように、アルコールと脂肪酸の「結合」を伴う反応によって形成されます：

CH3（CH2）nCH2OH（アルコール）+ CH3（CH2）nCOOH（脂肪酸）→CH3（CH2）nCH2COOHCH2（CH2）CH3（ワックスエステル）+ H2O（水）

ワックスの脂肪族成分の性質は非常に変動する可能性があり、これらの脂肪酸、第一級および第二級アルコール、炭化水素、ステロールエステル、脂肪族アルデヒド、ケトン、ジケトン、トリアシルグリセロール、トリテルペン、ステロールなどに見られます。

同様に、ワックスの脂肪酸と他の脂肪族成分の鎖長と飽和度と分岐度の両方は、それらの起源に依存します。

これを知って、植物で生産されるそれらのワックスは、例えば、海洋動物や陸生動物によって生産されるものとは異なることが示されています。

ワックスの特性

ワックスにはさまざまな物理化学的特性があり、要約すると次のようになります。

-その質感は、柔らかく扱いやすいものから、20°Cで硬い（プラスチック）または「壊れやすい」ものまでさまざまです。

-一般的に粘度が非常に低い

-彼らは水に非常に不溶性ですが、このプロセスは温度に大きく依存しますが、有機溶媒にあります

関数

ワックスは自然界で非常に一般的な物質であるため、動物界と植物界の両方で複数の機能を果たします。

動物で

ワックスは、プランクトンを構成する浮遊微生物の主要なエネルギー貯蔵化合物です。

したがって、ワックスは同時に、海洋動物の食物連鎖の根底にある主要な代謝源の1つでもあります。

動物には、皮膚と髪を保護するためにワックスを分泌する特別な真皮腺があり、柔軟で滑らかな撥水構造になっています。

鳥には「uropygeal」腺と呼ばれる腺があり、これは常にワックスを分泌するため、羽を「防水」に保つ役割があります。

植物で

植物生物におけるワックスの主な機能は、組織の保護です。

この良い例は、多くの植物の葉身にあるワックス状のコーティングで、太陽光によって引き起こされる熱脱水を減らします。

言及できるもう1つの例は、多くの種子のコートにあるワックス状のコーティングです。これにより、保管中の水分の損失を防ぐことができます。

これらのワックスは通常、クチンとスベリンのポリマーの間に埋め込まれ、植物の外表面のアモルファス層を構成します。多くの植物には、キューティクルに重なるワックス状の結晶のエピクチキュラー層があり、灰色がかったまたは光沢のある外観になります。

ワックスは水分の損失を防ぐだけでなく、植物が真菌や細菌の病原菌を防ぐのを助け、紫外線と放射線による損傷を防ぐことに加えて、植物と昆虫の相互作用に基本的な役割を果たすことができます。

業界では

生物由来のワックスは、医薬品や化粧品などの製造に使用されているため、工業的見地からも非常に有用です。

皮膚に水分を与えるために通常使用されるローションは、つや出し剤やいくつかの軟膏と同様に、蜜蝋、ブラジルのパームワックス、ラムウールワックス、マッコウクジラワックスなどの脂肪混合物で構成されています。

ワックスはまた、撥水性を可能にする工業用コーティングや、自動車の研磨に使用される物質の製造にも広く使用されています。

それらは、ホットメルトの可塑化、冶金業界の作業機器の潤滑、および農業や薬理学で使用される化合物の遅延放出を可能にするために使用されます。

ワックスの種類

ワックスは、天然のものと合成のものがあります。「天然」ワックスは、有機または鉱物起源である場合もあります。後者は亜炭（石炭）処理の産物であるため、一般に再生できません（ワセリンやワセリンなど）。

動物および/または野菜由来のワックスは、例えば水素化や再エステル化などの化学的方法で修飾できるため、再生可能で変更可能な天然ワックスと見なされます。

したがって、生物学的文脈において、ワックスは、それらが得られる供給源に従って分類される。

-植物性ワックス

植物は、体のさまざまな部分で、さまざまな種類のワックスを生成します。葉、花、果物、または種子です。

生合成経路はどのようなものですか？

植物性ワックスの脂肪族成分は、非常に長い鎖（炭素数20〜34）の脂肪酸から表皮細胞で合成されます。

合成は、16と18炭素の脂肪酸の生産から始まります。脂肪酸は、脂肪酸シンターゼ複合体を構成する可溶性酵素の活性により、最初は色素体の間質に由来します。

その後、これらの脂肪酸は、脂肪酸エロンガーゼとして知られている膜に関連する多酵素複合体のおかげで伸長されます。2つの炭素原子の各拡張には、4つの反応があります。

- アセチルCo-A分子（基質）にエステル化された脂肪アシルとマロニル-CoA分子の間の縮合

- B-ケト削減

- 脱水

- 油の減少

植物性ワックスの成分を製造するための2つの主な経路が記載されており、それらの1つはアシル還元経路であり、もう1つは脱カルボニル化経路である。前者はアルコールとワックスエステルの合成をもたらし、後者はアルデヒド、アルカン、第二級アルコールとケトンを生成します。

アシル還元経路

鎖伸長によって生成されたアシル-CoAエステルは、一過性のアルデヒド型中間体を含む2段階の反応で還元され、酵素のアシル-CoAレダクターゼによって触媒されます。生成された脂肪アルコールは、酵素アシル-CoAアルコールトランスアシラーゼのおかげで、エステル化してワックスエステルを形成できます。

脱カルボニル経路

この経路の最初のステップは、アシル-CoAレダクターゼ酵素によって媒介されるアシル-CoAエステルのアルデヒドへの還元です。アルデヒドデカルボニラーゼ酵素が前記分子からカルボニル基を除去すると、その前駆体脂肪酸よりも炭素原子が1つ少ないアルカンが生成されます。

この炭化水素は、ヒドロキシラーゼまたはオキシダーゼを介して鎖にヒドロキシル基を挿入することによりさらに代謝され、第2級アルコールを形成します。

長鎖アルコールと脂肪酸からワックスエステルを製造するための最後のステップは、アシルCoA酵素であるトリアシルグリセロールの合成にも必要なアルコールトランスアシラーゼによって触媒されます。

-アニマルワックス

動物はまた、大量のワックス、特に昆虫、クジラ、ヒツジ、鳥を生産し、それらからバイオテクノロジーの目的で入手することができます。

それらの生物学的有用性はある程度詳細に研究されており、問題の動物に応じて、とりわけ保護やコミュニケーションの目的に役立ちます。

生物学的ワックスの例

-アニマルワックス

蜜蝋

その名前が示すように、このタイプのワックスはミツバチが生産するもので、最も人気のあるものはセイヨウミツバチです。これらの動物の腹部には特殊な腺があり、ワックスを分泌して、卵を産み、巣箱を組織する櫛を作るのに使用しています。

このワックスは、蜂蜜の副産物として一般的に得られ、化粧品業界と産業（ろうそく、つや出し、食品、繊維、ニスなどの製造）の両方でさまざまな目的に使用されます。炭化水素、エステル、遊離酸などで構成されており、より専門的な研究により、セロチン酸とミリシンが豊富であることが示されています。

スペルマセティ

マッコウクジラは、Physeter macrocephalusクジラの頭の空洞から得られる別のよく知られている種類の動物用ワックスで、ソナーとして使用するこの物質を最大3トン生成できます。

脂肪エステル、トリグリセリド、遊離アルコール、酸が豊富です。脂肪エステルには、主にパルミチン酸セチル（炭素数32）およびミリスチン酸セチル（炭素数30）が含まれます。

この動物用ワックスは、医学、化粧品、医薬品、およびろうそくの製造に広く使用されています。

しかし、クジラがこの製品を入手することだけを目的として殺されたため、現在、いくつかの国際的な規制が存在し、海洋動物にとって大きな損失となっています。

-植物性ワックス

パームワックス

ワックスパームCopernicia cerifera Martiusはブラジルのヤシの種で、商業的な観点から最も重要な植物性ワックスの1つを生産しています。

このワックスは、ヤシの葉の上面と下面から得られ、食品の準備と美容の両方で複数の用途があります。

ワックスパーム栽培（www.pixabay.comのFernando Arteagaによる画像）

ホホバオイル

ホホバワックスは、メキシコと米国の乾燥地帯の典型的な低木であるSimmondsia chinensisから得られます。その種子は、コールドプレスで得られるワックスまたはオイルが豊富で、多くの医療用途があり、マッコウクジラの主要な代替品の1つです。

ホホバ植物の種子（出典：Kenneth Bosma / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/2.0）via Wikimedia Commons）

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