生化学レク：脂肪（15th Aug 2024）

今日の学習目標

単純脂質と複合脂質の定義を理解し、それぞれのグループに属する脂質の種類を識別する。
飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の構造を示す。
シス型とトランス型の炭素-炭素二重結合の違いを理解する。
トリアシルグリセロールの一般的な構造を概説する。
リン脂質およびグリコスフィンゴ脂質の一般的な構造とその機能を概説する。
コレステロールの重要性を理解する。

Contents

1 脂質について
2 脂質は単純脂質と複合脂質に分類される
3 飽和脂肪と不飽和脂肪の違いは何ですか？そして「悪い脂肪」とは何ですか？
4 飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の違い

脂質について

脂質は、以下の共通の性質を持つ異質な化合物群です。

水に不溶
非極性溶媒に溶解
重要な理由は以下の通りです:
- 高いエネルギー価値を持つ
- 脂溶性ビタミンに不可欠
- オメガ3脂肪酸を含む
脂肪組織は、熱絶縁体および電気絶縁体として機能します。

脂質は単純脂質と複合脂質に分類される

単純脂質：脂肪酸とアルコールのエステル
- 脂肪：脂肪酸とグリセロールのエステル（油は液体状態の脂肪）
- ワックス：脂肪酸とアルコールのエステル

※エステルは、化学的に特定の構造を持つ化合物で、主にアルコールと酸が反応してできる物質です。以下に、エステルについて詳しく説明します。

エステルの基本
構造: エステルは、次のような一般的な構造式を持ちます。

R-COO-R’

複合脂質：脂肪酸に加えて他の基やアルコール、または1つ以上の脂肪酸を含むエステル
- リン脂質：脂肪酸 + アルコール + リン酸残基
- 糖脂質（グリコスフィンゴ脂質）：脂肪酸 + スフィンゴシン + 炭水化物
- その他の複合脂質：スルホ脂質やアミノ脂質、リポプロテインなど
前駆体および誘導脂質：脂肪酸、グリセロール、ステロイド、その他のアルコール、脂肪アルデヒド、ケトン体、ホルモン、脂溶性ビタミン
中性脂質（無荷電）：コレステロールおよびコレステリルエステル

脂肪酸は脂肪族カルボン酸である

脂肪酸は、天然の脂肪や油では主にエステル（グリセロールとエステル化）として存在しますが、血漿中では自由に存在（非エステル化）しています。
人間では、通常、炭素数が偶数（16～20炭素長）である。
結合の有無：
- 飽和脂肪酸：二重結合がない。
- 不飽和脂肪酸：一つ以上の二重結合が含まれている。

飽和脂肪と不飽和脂肪の違いは何ですか？そして「悪い脂肪」とは何ですか？

飽和脂肪とは、脂肪酸分子において炭素と水素の結合が完全に飽和している脂肪のことを指します。これらの脂肪酸は直線状の分子構造を持っており、この構造が脂肪酸分子同士を近づけることができるため、分子間に強い相互作用が生じます。この結果、飽和脂肪の融点は高くなり、常温では固体であることが多いです。例えば、バターやラード、マーガリンなどは飽和脂肪が多く含まれており、冷蔵庫に入れても固体のままです。

不飽和脂肪は、炭素鎖の一部に二重結合を含む脂肪酸を指します。二重結合の存在は炭素鎖に「曲がり」を生じさせ、脂肪酸分子が互いに近づくのを妨げます。このため、不飽和脂肪は分子間の結びつきが弱くなり、融点が低くなります。その結果、常温では液体であることが多く、例えばオリーブオイルや魚油などは不飽和脂肪が多く含まれています。

悪い脂肪とは？ 一般的に、飽和脂肪が「悪い脂肪」として知られています。飽和脂肪は健康に悪影響を与える可能性があります。特に、飽和脂肪は血管の壁に蓄積しやすく、他の物質と一緒に時間が経つと血管を詰まらせることがあります。これは、飽和脂肪が酸化しにくく、安定したコンパクトな構造を持っているためです。

したがって、飽和脂肪の摂取は心血管疾患のリスクを高めるとされており、不飽和脂肪に比べて健康に悪影響を及ぼす可能性が高いと考えられています。

一般名 (日本語)	一般名 (英語)	炭素原子数	発生源
酢酸	Acetic Acid	2	反芻動物の胃での炭水化物発酵の主要生成物
酪酸	Butyric Acid	4	特定の脂肪（特にバター）に少量含まれる。反芻動物の胃での炭水化物発酵の生成物
吉草酸	Valeric Acid	5	様々な動植物の中に少量含まれる
カプロン酸	Caproic Acid	6	ヤギの乳やパーム油に含まれる
ラウリン酸	Lauric Acid	12	精白油、シナモン、パーム核油、ココナッツ油、ローレル、バターなどに含まれる
ミリスチン酸	Myristic Acid	14	ナツメグ、パーム核油、ココナッツ油、マートル、バターなどに含まれる
パルミチン酸	Palmitic Acid	16	ほとんどすべての動物および植物の脂肪に含まれる
ステアリン酸	Stearic Acid	18	ほとんどすべての動物および植物の脂肪に含まれる

SATURATED FATTY ACIDS CONTAIN NO DOUBLE BONDS

飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の違い

飽和脂肪酸は、炭素鎖に二重結合が一切含まれていない脂肪酸のことです。これに対して、不飽和脂肪酸は炭素鎖に一つ以上の二重結合を持っています。

不飽和脂肪酸の種類

不飽和脂肪酸は以下の3つのタイプに分類されます：

一価不飽和脂肪酸（Monounsaturated Fatty Acids）: 二重結合が一つだけ含まれている脂肪酸。
多価不飽和脂肪酸（Polyunsaturated Fatty Acids）: 二重結合が二つ以上含まれている脂肪酸。
エイコサノイド（Eicosanoids）: 20個の炭素を持つ多価不飽和脂肪酸から派生した化合物群で、プロスタノイド（プロスタグランジン、プロスタサイクリン、トロンボキサン）、ロイコトリエン、リポキシンなどが含まれます。

エイコサノイドとは

エイコサノイドは、20個の炭素を持つ多価不飽和脂肪酸から作られます。代表的なものには次のものがあります：

プロスタグランジン（PG）
トロンボキサン（TX）
ロイコトリエン（LT）

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シス型とトランス型の二重結合

ほとんどの自然界に存在する不飽和脂肪酸はシス型二重結合を持っています。不飽和脂肪酸にのみ、シス型とトランス型の二重結合が存在します。

シス型: アシル鎖（脂肪酸の一部）が二重結合の同じ側に位置しています。これは自然界で主に見られる形です。
トランス型: アシル鎖が二重結合の反対側に位置しています。

シス型二重結合は、自然界で主に見られるものであり、不飽和脂肪酸の特性を大きく左右する要素です。

シス脂肪とトランス脂肪の違いは何ですか？そして「悪い不飽和脂肪」とは何ですか？

シス脂肪とトランス脂肪はどちらも不飽和脂肪の一種ですが、その構造と健康への影響が大きく異なります。

シス脂肪

構造: シス脂肪は、炭素鎖の二重結合が「曲がった」形をしており、二重結合の両側にあるアシル鎖（脂肪酸の部分）が同じ側に位置しています。この「曲がった」構造により、分子は緩やかに配置され、低い融点を持つことが特徴です。
健康への影響: 自然界に広く存在し、体内で正常に代謝されます。オリーブオイルや魚油に多く含まれ、健康に良いとされています。

トランス脂肪

構造: トランス脂肪は、二重結合の両側にアシル鎖が反対側に位置しているため、直線的な構造を持ちます。この構造は、飽和脂肪に似ており、融点が高く、常温で固体になりやすいです。トランス脂肪は、化学的なプロセス（部分的水素添加）で作られることが多く、自然界にはほとんど存在しません。
製造過程: マーガリンの製造過程で、安価な油に水素ガスを反応させることで飽和脂肪酸を作る技術が発明されました。この過程で、脂肪酸分子が180度回転し、再び結合することがありますが、その際に水素が結合せずにトランス脂肪が形成されることがあります。
健康への影響: トランス脂肪は人体での酸化が難しく、体内で分解されにくいため、蓄積して健康に悪影響を与える可能性があります。特に、心血管疾患のリスクを高めるとされています。

悪い不飽和脂肪とは？

トランス脂肪が「悪い不飽和脂肪」として知られています。シス脂肪とは異なり、トランス脂肪は体内で分解されにくく、健康に悪影響を及ぼすことが多いため、摂取を控えるべき脂肪とされています。

脂肪酸の生理的および物理的特性は、鎖の長さと不飽和度に反映される

炭素鎖の長さが長くなると、より多くの水素原子が含まれるため、水素結合が増えます。これにより、融点が高くなります。
不飽和度が高いと、二重結合が増えるため、融点が低くなります。

なぜ不飽和度が高いと融点が低くなるのか？

不飽和脂肪酸は二重結合を持っており、これが炭素鎖に「曲がり」を生じさせます。この曲がりにより、脂肪酸分子同士が密に結合しにくくなり、分子間の相互作用が弱くなります。その結果、融点が低くなり、常温で液体になることが多いです。

生理的に重要な不飽和脂肪酸

炭素数と二重結合の数・位置	種類	ファミリー	一般名	系統名	発生源
16:1:9	モノエン酸（1つの二重結合）	オメガ9	パルミトレイン酸	cis-9-ヘキサデセン酸	ほぼすべての脂肪に含まれる
18:1:9	モノエン酸（1つの二重結合）	オメガ9	オレイン酸	cis-9-オクタデセン酸	自然界の脂肪に最も多く含まれる脂肪酸。特にオリーブ油に多い
18:1:9	モノエン酸（1つの二重結合）	オメガ9	エライジン酸	trans-9-オクタデセン酸	水素添加された脂肪および反芻動物の脂肪に含まれる
18:2-9.12	ジエン酸（2つの二重結合）	オメガ6	リノール酸	all-cis-9,12-オクタデカジエン酸	トウモロコシ、ピーナッツ、綿実、大豆、その他の多くの植物油に含まれる
18:3;6,9,12	トリエン酸（3つの二重結合）	オメガ6	γ-リノレン酸	all-cis-6,9,12-オクタデカトリエン酸	いくつかの植物、例: 夜咲き草油、ボリジ油。動物では少量の脂肪酸
18:3-9.12.15	トリエン酸（3つの二重結合）	オメガ3	α-リノレン酸	all-cis-9,12,15-オクタデカトリエン酸	リノール酸と共に頻繁に見られるが、特に亜麻仁油に多く含まれる
20-4:5.8.11.14	テトラエン酸（4つの二重結合）	オメガ6	アラキドン酸	all-cis-5,8,11,14-エイコサテトラエン酸	動物性脂肪に含まれる。動物のリン脂質の重要な成分
20:5-5.8.11.14.17	ペンタエン酸（5つの二重結合）	オメガ3	ティムノドン酸	all-cis-5,8,11,14,17-エイコサペンタエン酸	魚油（例: 鱈の肝油、サバ油、メンハーデン油、サケ油）
22:6-4,7,10,13,16,19	ヘキサエン酸（6つの二重結合）	オメガ3	セルボン酸	all-cis-4,7,10,13,16,19-ドコサヘキサエン酸	魚油、藻油、脳のリン脂質

必須脂肪酸

必須脂肪酸は、体内で合成できないため、食事から摂取する必要がある脂肪酸を指します。必須脂肪酸は、主に次の2つのグループに分類されます。

オメガ-3脂肪酸（n-3脂肪酸）
- 代表的なもの: α-リノレン酸 (ALA)、エイコサペンタエン酸 (EPA)、ドコサヘキサエン酸 (DHA)
- 食品の例: 魚油、亜麻仁油、チアシード、クルミ
オメガ-6脂肪酸（n-6脂肪酸）
- 代表的なもの: リノール酸 (LA)、アラキドン酸 (AA)
- 食品の例: 植物油（大豆油、ひまわり油）、ナッツ、種子

主な役割:

細胞膜の構成成分として重要であり、細胞の正常な機能を維持します。
炎症反応、免疫応答、血液凝固などの生理機能に関与します。
特にDHAは、脳や視覚機能の発達に重要です。

バランスの重要性:

オメガ-3とオメガ-6のバランスが健康に影響を与えるため、適切な比率で摂取することが推奨されます。現代の食事ではオメガ-6の摂取が多く、オメガ-3の摂取を増やすことが重要視されています。

欠乏症:

必須脂肪酸の欠乏は、皮膚の乾燥や炎症、成長遅延、神経機能の低下などを引き起こすことがあります。

脂肪酸の生理的な重要性

オメガ-3脂肪酸は抗炎症作用を持ち、健康に多くの利益をもたらします。

代表的な長鎖オメガ-3脂肪酸

α-リノレン酸（ALA）: 主に植物油に含まれます。
エイコサペンタエン酸（EPA）: 魚油に含まれます。
ドコサヘキサエン酸（DHA）: 魚油および藻類油に含まれます。

オメガ-3脂肪酸の健康効果
- 炎症が関与する慢性疾患に対する治療法として有望です。
- オメガ-3脂肪酸が豊富な食事は、特に心血管疾患（CVD）、癌、リウマチ性関節炎、アルツハイマー病に対して有益です。

オメガ-3脂肪酸は、健康を維持するために重要な役割を果たしており、特に炎症が関与する病気に対する予防や治療に効果的です。

トリアシルグリセロール（TAG） – 脂肪酸の主要な貯蔵形態

**トリアシルグリセロール（TAG）**は、三価アルコールのグリセロールと脂肪酸がエステル結合している化合物です。これは、体内で脂肪酸を貯蔵する主要な形態です。

細胞膜の主要な脂質構成要素: リン脂質

リン脂質は、細胞膜の主要な脂質構成要素です。
ホスファチジルコリン（レシチン）: 細胞膜で最も豊富なリン脂質です。
- ジパルミトイルレシチン: 肺の内側表面に存在するサーファクタントの主要成分で、肺胞が互いにくっつくのを防ぎます。これが欠如すると、乳児で呼吸窮迫症候群を引き起こす可能性があります。