脂質：特性、例、機能、分類 - 生物学

脂質は、部分的に水に不溶性（疎水性）とのような非極性溶媒にかなり可溶性であるという特性を共有する等の脂肪、油、ステロール、ワックス、を含む異種巨大分子の群でありますとりわけ、エーテル、ベンゼン、アセトン、クロロホルム。

以前は、水に不溶で有機溶媒に可溶なすべての化合物は脂質と見なされていました。しかし、今日では脂質ではない他の多くの化合物にこれらの特性があり、これらのいくつかはテルペン、特定のビタミン、カロテノイドです。

脂質は細胞膜の基本的な構成要素であり、したがって原形質膜の構成要素でもあります（出典：Jpablo cad / CC BY（https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)、Wikimedia Commons経由）

「脂質」という言葉は、脂肪を意味するギリシャ語の「リポ」に由来します。一部の著者は、主に油脂に分類されるすべての化合物を含む、脂肪酸の生成物または誘導体である分子のみを脂質と見なしています。

脂質化合物は地球上のすべての生物に存在し、一部のウイルスはキャプシドにこれらの分子を持っています。

脂質は生命の起源の間に形成された最初の炭素化合物の一部であり、生命の「複雑化」の基本的な分子であると考えられています。

現在、多種多様な化合物が脂質のグループ内で知られており、それぞれが異なる機能と特性を持っています。

これらは、その骨格（およびその骨格自体）を構成する置換基、およびその機能（構造、保存、シグナリング、保護など）に応じて分類されます。

脂質の一般的な特徴

水素原子に結合した炭素原子の鎖

ほとんどの脂質は、その中心構造として、「脂肪酸」として知られている水素原子にリンクされた炭素原子の鎖を持っています

脂肪酸のすべての炭素原子が水素原子で飽和されている場合、それは「飽和脂肪酸」と呼ばれます。

逆に、同じ鎖内の2つ以上の炭素原子が二重結合または三重結合を介して結合されている場合、脂肪酸は脱水素化によって2つ以上の炭素原子を失ったため、「不飽和」と呼ばれます。水素。

高融点

脂質には高分子量があり、融点が高くなります

脂質の融点は、より多くの炭素原子を含む脂質で高くなります。しかし、脂質に不飽和炭化水素鎖を持つ脂肪酸があると、この融点は下がります。

それらは両親媒性分子です

すべての脂質には、極性または親水性の部分と、それらを構成する脂肪酸の脂肪族鎖によって表される別の無極性または疎水性の部分があります。

ほとんどの脂質分子は、水素結合と炭化水素鎖間のファンデルワールス相互作用を介して互いに関連しています。

機械的ストレスに対する耐性が高い

炭素原子と水素原子の間に形成された結合は、機械的ストレスに対する脂質の物理的抵抗を与えます。さらに、脂質の会合は部分的に水に不溶であるため、水性媒体中では崩壊しにくい。

脂質の機能

脂質には、このグループに含まれる多数の化学構造と同様に、多様な生物学的機能があります。

元気

ほとんどの脊椎動物と多くの無脊椎動物では、脂質は細胞内のエネルギー貯蔵と脂肪酸輸送の主要な形態です。

脊椎動物では、食物とともに吸収された脂質は脂肪酸の形で脂肪組織に貯蔵され、そこで臓器や皮下組織の断熱物質として働きます。

脂肪酸は、その酸化によってATPの形で大量のエネルギーが放出されるため、生体内でエネルギーを貯蔵するための特殊な脂質です。これは、「脂肪酸のβ酸化」と呼ばれるプロセスを通じて行われます。これは、生体のほとんどすべての細胞によって行われます。

構造的

リン脂質とステロールは、細胞とそのオルガネラの生体膜（真核細胞内）の必須成分です。

膜の表面にある小さな脂質分子の多くは、光を吸収する色素として機能しますが、表面に付着する膜タンパク質のアンカーとして機能する分子もあります。

酵素的

多くの脂質は、酵素触媒作用における補因子であるか、電気化学的勾配における電子輸送体として機能します。

その他は、動物の体全体の脱分極波の急速な伝播に参加します。これは、もちろん、特殊な神経細胞に関連しています。

脂質の分類

脂質は、油脂、リン脂質、ワックス、ステロール、テルペン、エイコサノイドの4つの大きなグループに分類できます。

油脂

このグループには脂肪酸が含まれます。これは通常、たとえばリン脂質やワックスなどのより複雑な脂質を形成するための最も一般的な構造要素です。

脂肪は一般に、脂肪酸がグリセロール分子の3つの炭素原子のそれぞれにエステル型結合を介して結合している化合物です。そのため、これらは一般にトリグリセリドとして知られています。

リン脂質

リン脂質は細胞膜の主成分です。それらは、2つの脂肪酸分子がエステル化されたグリセロールまたはスフィンゴシンバックボーンと、異なるアルコール分子と反応して結合できるリン酸基で構成される脂質です。

リン脂質が「作られる」骨格に応じて、それらはグリセロリン脂質またはホスホスフィンゴ脂質であり得る。

グリセロ脂質またはリン脂質（出典：Yo / Public domain、via Wikimedia Commons）

リン脂質と同様の脂質の別のグループがあり、e スフィンゴ脂質のグループとして知られています。これらは、2つの脂肪酸と炭水化物または他の極性化合物がアミド結合で結合したスフィンゴシン骨格上に構築された脂質です。

ワックス

パルミチン酸セチル、典型的なワックスエステル

ワックスは、長鎖脂肪酸にエステル化された長鎖アルコールで構築された脂質です。

それらは植物や動物の体の構造の表面をコーティングする機能を果たし、一般に固体の形をしているため、水や水溶液に完全に不溶性であると言われています。

ステロール

ステロールとその誘導体の一般構造。ソース：ワクチン接種

それらは、直鎖脂肪酸ではなく、4つの環状炭化水素単位で構成される大きな脂質です。一部は官能基-OHを持っているため、アルコールの分類に該当します。コレステロールとその誘導体は非常に重要です。

テルペンとエイコサノイド

モノテルペンであるミルセンの化学構造（出典：Jan Herold、Leyo / Public domain、via Wikimedia Commons

他の2つのタイプの脂質は、テルペンとエイコサノイドです。テルペンは、より一般的な脂質とは異なり、脂肪酸ではなく、「イソプレン単位」として知られる5つの炭素原子の繰り返し単位で構成されています。

脂質のグループでの分類は、その疎水性と水または極性溶媒への不溶性に大きく関係しています。

一方、エイコサノイドは、いくつかの脂肪酸の代謝から生じる脂質であり、プロスタグランジンなどのヒトや他の哺乳動物にとって重要なホルモンの前駆体です。

脂質の例

前述のように、自然界には脂質特性を持つ化合物の多様性が非常に高いため、以下では最も重要な例の一部のみを取り上げます。

パルミチン酸

長鎖飽和脂肪酸（炭素数16）です。それは脊椎動物の主要な予備物質であり、脂質生成によって内因的に生成されます。

この脂肪酸は、他の化合物の合成の基本分子として機能します。さらに、この化合物を1モルだけ酸化すると、約2.59モルのATPが生成されます。これは、特に炭水化物やタンパク質の酸化とは対照的に、脊椎動物に大きなエネルギーを供給します。

コレステロール

コレステロールの化学構造（情報源：Guillem d'Occam。AlejandroPortoにより変更。/CCBY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0）via Wikimedia Commons）

それはステロールのグループに属する脂質であり、ほとんどすべての細胞の細胞膜に見られます。原形質膜におけるこれらの分子の存在は、その剛性、曲率、および柔軟性を調節するために不可欠です。

それは27個の炭素原子の中心骨格を持っています。しかし、それは他の脂質と比較してはるかに高い硬度、抵抗、剛性を与える芳香環で構成される分子です。この脂質は多くの動物ホルモンの前駆体です。

人間では、コレステロールはテストステロンやその他の関連性の高い性ホルモンの合成に不可欠です。

ホスファチジルコリン

それはリン脂質のグループに属し、事実上すべての細胞の原形質膜に存在します。それは一般にパルミチン酸鎖を持ち、主に脊椎動物の肝臓で合成されます。

この化合物は、コレステロールの合成と細胞の典型的な柔軟性に不可欠です。細胞膜に結合する多くのタンパク質は、この脂質の極頭に特異的に付着します。

スフィンゴミエリン

スフィンゴミエリンの構造（出典：英語版ウィキペディアのJag123、Wikimedia Commons経由）

それはすべての生物の細胞膜にあり、動物のニューロンの軸索を覆うミエリン鞘の一部でもあるため、多くの研究がその機能と構造に焦点を当てています。

スフィンゴミエリンはスフィンゴ脂質のグループに属し、人間では、これは全身で最も豊富なスフィンゴ脂質です。それは、アミド結合によって極性基、通常はホスファチジルエタノールアミンにリンクされているそのスフィンゴシン骨格によって特徴付けられます。

ステロイド

ステロイドの基本構造（出典：ドイツ語版ウィキペディアのHati /パブリックドメイン、Wikimedia Commons経由）

脂質のもう一つの例はステロイドです。天然のステロイドは体内に存在し、最も一般的なタイプであるコレステロール、エストロゲン、テストステロン、腸の胆汁に含まれる胆汁酸塩、および体から分泌される化学物質であるコルチゾールを含めることができます。

エストロゲン

いわゆる女性ホルモンは脂質です。それは主に卵巣によって生成され、女性の二次性的特徴の維持に責任があります。

テストステロン

いわゆる男性ホルモンは脂質です。それは主に精巣によって生成され、男性の二次性的特徴の維持に責任があります。

ビタミン

水溶性ビタミンは脂質です。それらのほとんどは肝臓や体の他の臓器に保存されます。例えば：

免疫機能、視覚、生殖に重要なビタミンA。着色された果物や野菜、全乳、肝臓に含まれています。
腸内のカルシウム、亜鉛、リン酸塩、鉄、マグネシウムの吸収を改善するために使用されるビタミンD。特定の食品や日光にさらされたときに得られます。
ビタミンEは心臓を保護し、体がフリーラジカルから身を守るのを助けます。したがって、細胞を健康に保つのに役立ちます。それは植物油、種子、ナッツに含まれています。
ビタミンKは血液を凝固させ、高齢者の骨の強さを助けます。ホウレンソウ、ケール、レタス、パセリ、芽キャベツ、ブロッコリー、キャベツ、肝臓、肉、卵、穀物、魚に含まれています。

生物にとっての重要性

脂質は生命に不可欠な生体分子の一部です。なぜなら、これらが発達しなければ、私たちが知っているような生命は発達しなかったでしょう。脂質膜の存在はこれらの物質のおかげでのみ可能だからです。

前述のように、脂質は、ウイルス感染から細胞を保護することからエネルギーの生産と貯蔵に至るまで、ほとんどすべての既知の生理学的プロセスに関与しています。

それらは絶縁体としても機能するため、電気刺激が神経細胞間で効果的に伝達され、一部の動物の体内での脂質の蓄積は、エネルギー貯蔵と低温または機械的ストレスからの保護に重要です。

参考文献

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脂質：特性、例、機能、分類 - 生物学 - 2025