【教科書よりも優しい】たんぱく質やアミノ酸の種類・分類や働きを簡単に解説してみた!

こんにちは!

平成生まれ、ゆとり世代ど真ん中の管理栄養士です。

栄養学入門ということで、栄養学を学問として学んだ事がない方向けに、「できるだけ優しい栄養学」をモットーに記事を書いています。

前回、前々回は、炭水化物や脂質の分類をできるだけわかりやすく解説してきました。

ということで、炭水化物、脂質ときたら・・・

そうです!今回はたんぱく質です!

「三大栄養素の中でたんぱく質が一番大事!!」

よくスポーツをしている人などは特に、こんなふうに聞いたりすると思います。

たんぱく質は本当に様々な働きを体内でしているのに驚きます!!

そんな身体にとって大切なたんぱく質について、今回もできるだけ簡単にわかりやすく分類や役割などの概要をお伝えできればと思います!

たんぱく質の特徴

たんぱく質は体内で本当に多くの役割をもち、様々な場所で様々な働きをします。

スポーツや、筋トレ、運動などをしたことがある人は、一度はプロテインという名前を聞いたことがあるのではないでしょうか?

プロテインはたんぱく質のことを言うということはあなたもご存知かと思います。

しかしプロテイン=たんぱく質の元々の語源を知っていますか?

プロテインとはギリシャ語で「第一のもの」という意味です。

身体にとって一番に必要なものという意味でつけられたと考えられますよね?

たんぱく質が大切な栄養素だということが、この名前の由来からもわかるのです!

たんぱく質の構造

まずたんぱく質を定義すると次のようになります。

アミノ酸が多数ペプチド結合してできたポリペプチド

ん?アミノ酸はわかるけれど・・・ペプチド?ポリペプチド?

なんだそりゃ~~~~~~って感じですよね?

私も初めて栄養学を学んだ時はそうでした!

ペプチドとはアミノ酸とアミノ酸がくっついたもので、ポリとはたくさんという意味です。

なのでポリペプチドとは、アミノ酸がたくさんくっついたもの

そんな感じでイメージしてくれれば大丈夫です!

こんな感じで大雑把に・・・笑

それにしても大雑把過ぎたか・・・(´;ω;`)ウッ…

たんぱく質はアミノ酸が集まってできた、いわば大きなアミノ酸の集合体なのです!

アミノ酸に関しては、あなたもすでに聞いたことがあると思います!

たんぱく質を構成するアミノ酸は、たった20種類しかありません!

その20種類のアミノ酸が、どの種類のアミノ酸で構成され、どのような順番で結合し、どのくらいの量で構成するか、などによって約10万種類のたんぱく質を作り出しているのです!!

20種類のアミノ酸の配列の仕方の違いだけで約10万種類ものたんぱく質を作っている・・・

なんかすごいですよね!

 

炭水化物の概要の記事では、炭水化物は、炭素、水素、酸素から成り立っているということを説明しました。

脂質の概要の記事では、脂質も炭水化物同様に、炭素、水素、酸素をベースとして、そこにリンや糖などが結合したりして成り立っているということを説明しました。

ではたんぱく質はどうなのでしょうか?

たんぱく質もベースには炭素、水素、酸素があります。

たんぱく質はアミノ酸の集合体なので、これはアミノ酸の構造とも言い換えることができますね!!

そしてその他に、窒素や硫黄を含むというのが特徴です。

硫黄が小さくぽつんとのっているのは、硫黄が含まれるアミノ酸もあれば含まれないアミノ酸もあるからです。

特にこの窒素(N)がたんぱく質には含まれているということが特徴になってきます。

この窒素は代謝された後一定の量はいらなくなるのですが、肝臓や腎臓によってうまく処理されて排出されるシステムが人間には備わっています。

それではたんぱく質を構成するアミノ酸20種類を実際に見ていきましょう!!

アミノ酸の構造

たんぱく質とは、アミノ酸がたくさんつながることで作られている!ということはなんとなく分かって頂けたかと思います!

では実際にアミノ酸はどんな形をしているか見ていきましょう!

たんぱく質の構造を理解する上ではアミノ酸の構造を理解するのは非常に重要です。

この図のように、アミノ酸は大きく4パーツに分けると、分かりやすくなります!

炭素を中心に、水素、アミノ基、側鎖、カルボキシル基がくっついています。

アミノ基とカルボキシル基はアミノ酸同士が結合するときに非常に重要になります。

そして側鎖(R)はアミノ酸によってどんなものがくっついているかは違います。

たんぱく質になるためにはアミノ酸がいくつもつながっていくのですが、アミノ酸をこのように4つのパーツに分けることでアミノ酸同士の結合の仕方が分かりやすくなります。

先ほどはザックリとしたたんぱく質の構造を図で表現してみました。

アミノ酸の構造がなんとなく理解できた思うので、たんぱく質の構造を少しだけ詳しく見てきましょう!

実はたんぱく質は、このようにアミノ酸がつながっているのです。

上の図のようにアミノ酸同士が結合するときに脱水といって、Hが2つとOが一つがH₂O(水)となって抜けるのです。

たんぱく質は消化されるとアミノ酸になる!なんて良く聞きますね!

これは今説明したペプチド結合の部分が、消化酵素によってチョキチョキと切られることでアミノ酸になるということなのです!

このたんぱく質の消化・吸収や、代謝はまた別の記事で詳しく解説したいと思います!

たんぱく質の役割や働き

たんぱく質には、本当に様々な働きがあります。

たんぱく質が体内でどのように働くかを紹介するために、まず基本に立ち返ります。

この図でたんぱく質がもつ役割をおさらいしておきましょう!

たんぱく質の役割は大きく3つでしたね!

  1. 熱量素・・・エネルギー源になる
  2. 構成素・・・体を構成成分になる
  3. 調節素・・・体の機能を調整する

ここでもわかるように、三大栄養素の中でたんぱく質は唯一3つ全ての役割を果たすのです。

この3つの働きを踏まえながら、たんぱく質が体内でどんな働きをするか見ていきましょう!

たんぱく質の働き

ここではたんぱく質の働きで代表的なものを9個厳選してみました!!

  1. エネルギー源になる
  2. 身体を構成する
  3. 酵素を作る
  4. 免疫に関わる
  5. 脂質を運ぶ
  6. 酸素を運ぶ
  7. 血液を固める
  8. ホルモンをつくる

代表的なものを挙げるとこのような形です。

それぞれ少しだけ詳しく見ていきましょう!

 

1、エネルギー源になる

これはもうご存知の通りです。

たんぱく質は1g当たり4kcalのエネルギー量を持ちます。

ですので、もちろん摂りすぎたら脂肪に変わります。

筋肉はたんぱく質のいわば貯蔵庫のようなものですが、エネルギーが足りなくなると筋肉も分解されてエネルギー源として利用されます

なので筋肉を大きくするために筋トレをしている人は、筋肉の分解を防ぐためにまず摂取カロリーをしっかり満たすことが大切です。

これが足りていないと、筋肉もどんどん分解されていってしまうので、せっかく行ったトレーニングが無駄になってしまうのです。

 

2、身体を構成する

これも何となくイメージできるかと思います!

筋肉、皮膚、爪、髪などあらゆるものがこのたんぱく質でできています。

骨にもコラーゲンというたんぱく質が必要ですから、いかにたんぱく質で身体が構成されているかがわかりますね!

人間の身体はありとあらゆるところでたんぱく質がたくさん利用されているのです。

 

3、酵素を作る

酵素は代謝酵素といって、栄養素の代謝に必要な酵素や、食べ物を分解・吸収する為の消化酵素があります。

食品にはその食品特有の食物酵素というものがありますが、これらは全てたんぱく質です。

酵素とはたんぱく質でできていることは意外に知られていません。

よくTVや雑誌などでも、「酵素が死んでしまうから○○のような食べ方が良い!」なんて、酵素をまるで菌や微生物のように表現するシーンを良く見かけます。

しかし酵素はもともと生物ではないので、死んだりしません。

正しくは「酵素の働きが失われる」というのが良い表現かと思います!!

また、たんぱく質を分解する酵素ももちろんあるのですが・・・ということは、たんぱく質がたんぱく質を分解する・・・なんとも不思議ですよね!

 

4、免疫に関わる

栄養状態が良くないと病気になりやすかったり風邪を引きやすくなります。

それは免疫力が落ちてしまうからです。

この身体を守る免疫機能に関係するのが免疫グロブリンというたんぱく質です。

たんぱく質は、身体の中に侵入した外敵からも身を守ってくれているのです。

 

5、脂質を運ぶ

たんぱく質は脂質を運んでいるのです!!

これはリポたんぱく質というたんぱく質の働きなのですが、脂質を運ぶ船の役割を果たしています!

その船にはいくつか種類があるのですが、次の4つです

  1. CM(カイロミクロン)
  2. VLDL
  3. LDL
  4. HDL

あれ?なんだか見たことありませんか??

そうです!コレステロールを運んだりしているのがこのリポたんぱく質なのです。

LDLという船に運ばれているコレステロールがLDLコレステロール。

HDLという船に運ばれているコレストロールがHDLコレステロールなのです!

 

6、酸素を運ぶ

たんぱく質が運ぶのは脂質だけではありません。

酸素も運んでくれるのです。

吸った酸素が体中を駆け巡ることが出来るのもこのたんぱく質のおかげです。

では、どんなたんぱく質が酸素を運んでいるかというと、それはヘモグロビンというたんぱく質です。

ヘモグロビンというたんぱく質が肺で酸素と結合して、酸素が少ないところへ酸素を運びまた肺に戻ってくるのです。

このヘモグロビンは酸素以外にも一酸化炭素と非常にくっつきやすい性質があります。

そのため一酸化炭素にヘモグロビンを取られてしまうと酸素を運ぶヘモグロビンがいなくなります。

こうして体内が無酸素状態になることを一酸化炭素中毒なんていいますね!

 

7、血液を固める

指を切ったり、ころんで足をすりむいたり・・・

こんな事は誰もが経験をしたことがあると思います。

実はこのように血が出た後に、血を止めるのもたんぱく質の一種が担っているのです。

これは特殊な酵素の働きによって最終的に血が止まります。

酵素はたんぱく質でしたね?

酵素は本当に多くの種類が存在しますが、こんなことまでしているのです!

 

8、ホルモンをつくる

脂質の分類の記事のところでもコレステロールが材料になってできた、ステロイドホルモンというものがあると説明しました。

実はたんぱく質が材料になって作られるホルモンも存在するのです。

それはペプチドホルモンというものです。

このペプチドホルモンは消化管(胃や腸)、脳神経系で機能を調節したりしています。

たんぱく質が調節素という役割をもつのはこういった働きに由来しています!!

少しだけたんぱく質の主な働きを紹介しましたが、その他にも体液の浸透圧を調節したり、遺伝子に関わったりと様々なところに関与しています。

たんぱく質の性質や特徴による分類

まずは、たんぱく質の性質や特徴によって分類していこうと思います。

脂質は構造の特徴や性質によって単純脂質、複合脂質、誘導脂質などと分類することが出来ました。

たんぱく質も同じです。

たんぱく質の場合もその構造の特徴や、性質によって分類することが出来るのです。

たんぱく質はこのように3つに大きく分けることが出来るのです。

  1. 単純たんぱく質・・・アミノ酸のみで構成され、他の化合物を含まないたんぱく質
  2. 複合たんぱく質・・・アミノ酸以外にも他の化合物をも含むたんぱく質
  3. 誘導たんぱく質・・・単純たんぱく質や、複合たんぱく質が熱や酵素などによって変性したもの

ここでたんぱく質はさらに細かく細分化されていくのです。

(図を見る時、スマホの人は画面を横にしてみてくださいね!)

分類 種類 たんぱく質の名前 性質
単純たんぱく質 アルブミン オボアルブミン(卵白) 水溶性、熱で固まる
グロブリン グリシニン(大豆) 不溶性、熱で固まる
グルテン オリゼニン(米) 不溶性、酸・アルカリに可溶
プロラミン グリアジン(小麦) 不溶性、アルコールに可溶
硬たんぱく質 コラーゲン(皮膚) 硬いたんぱく質
複合たんぱく質 糖たんぱく質 ムチン(唾液) たんぱく質に糖が結合
リンたんぱく質 カゼイン(乳) たんぱく質にリンが結合
色素たんぱく質 ヘモグロビン(血液) たんぱく質に色素が結合
リポたんぱく質 リポプたんぱく(血清) たんぱく質に脂質が結合
金属たんぱく質 フェリチン(肝臓) たんぱく質に金属が結合
その他 誘導たんぱく質 ゼラチン 物理的・化学的に処理

このようにたんぱく質は分類することが出来ます。

ここでは、体内に含まれるたんぱく質や食品に含まれているたんぱく質など、ありとあらゆるたんぱく質を大きく3つのたんぱく質と分類していきました。

ここからは、体内に存在するたんぱく質に着目してたんぱく質を見ていこうと思います!

体内での働きによるたんぱく質の分類

ここでは、体内での働きによってたんぱく質を大きく分類していこうと思います。

それでは、下の図を見てください!

それぞれに分類される主なたんぱく質を具体的に見ていきたいと思います!

(図を見る時、スマホの人は画面を横にしてみてくださいね!)

分類 主なたんぱく質の例
酵素たんぱく質 トリプシン、アミラーゼ、プロテアーゼ
輸送たんぱく質 ヘモグロビン、リポたんぱく質、トランスフェリン
貯蔵たんぱく質 オボアルブミン、カゼイン
収縮性たんぱく質 アクチン、ミオシン
構造たんぱく質 コラーゲン、ケラチン
防御たんぱく質 免疫グロブリン、トロンビン、
調節たんぱく質 インスリン、成長ホルモン

ここではなんとなくで構いませんので、

「たんぱく質っていくつかの分類に分かれて、こんな感じのたんぱく質が存在するんだなぁ~」

くらいで覚えてください!

たんぱく質を構成する20種類のアミノ酸

アミノ酸という名前はあなたはもうすでに知っていると思います。

私も中学生くらいの時にはアミノ酸というものを詳しくは知らないものの、なんとなく聞いたことはありました。

「運動後にアミノ酸を摂るといいらしいよ!」

この程度です!笑

アミノ酸とは簡単に言うと、

「たんぱく質を分解しまくって小さくしていった時、これ以上分解してしまうと機能しなくなる最小単位のもの」

こんな感じでしょうか。

一番初めに、たんぱく質は20種類のアミノ酸で構成されていると説明しました。

何十万種類のたんぱく質がある一方で、それを構成するアミノ酸はたったの20種類なのです!

この20種類のアミノ酸の結合する順番や、結合するアミノ酸の種類、結合する量などで多くのたんぱく質を作り分けているのです。

ということで、実際にたんぱく質を構成しているアミノ酸20種類を紹介したいと思います!

必須アミノ酸

たんぱく質を構成するアミノ酸が20種類ある中で、体内でどうしても作ることが出来ないアミノ酸があります。

脂質でも体内で作れないので、食品から摂るしかない必須脂肪酸というものがありました。

これと同じように、体内で作り出せないアミノ酸を必須アミノ酸と言います。

この必須アミノ酸は9種類あるのです。

その他のたんぱく質を構成する11種類のアミノ酸は、他のアミノ酸から作り出すことが出来るのです。

なのでまずは、たんぱく質を構成するアミノ酸には体内で作れない必須アミノ酸が9種類、その他のアミノ酸が11種類と覚えてください!

聞いたことない名前ばかりだと思いますが、一つ一つのアミノ酸を覚える必要はありません!!

もしこれらを覚えたいのであれば、必須アミノ酸は覚えておいても損はないかと思います!

必須アミノ酸にはいくつか覚え方があります!

覚え方① 風呂場(の)イス独り占め

フ・・・フェニルアラニン
ロ・・・ロイシン
バ・・・バリン
イ・・・イソロイシン
ス・・・スレオニン
ヒ・・・ヒスチジン
ト・・・トリプトファン
リジ・・・リジン
メ・・・メチオニン

4つくらいイスがあったのに一人で占領しちゃったのかな・・・

みんなでお風呂に入った時にこういう人いたら嫌ですね・・・

 

覚え方② メスロバ太りひぃ~

メ・・・メチオニン
ス・・・スレオニン
ロ・・・ロイシン
バ・・・バリン
フ・・・フェニルアラニン
ト・・・トリプトファン
リ・・・リジン
ヒ・・・ヒスチジン
イ・・・イソロイシン

牧草食べ過ぎちゃったのかな・・・

最後の「ひぃ~」がチャーミングですね!!

 

覚え方③ トトロ踏ん張り悲鳴

ト・・・トリプトファン
ト・・・トレオニン(threonineの発音の違いでスレオニンでもトレオニンでも可)
ロ・・・ロイシン
フン・・・フェニルアラニン
バ・・・バリン
リ・・・リジン
ヒ・・・ヒスチジン
メ・・・メチオニン
イ・・・イソロイシン

結構大きいのが出たんですかね・・・

これ以上は駿さんに怒られてしまうのでやめておきましょう・・・

アミノ酸の働き

たんぱく質はいわばアミノ酸の集合体です。

そして、それぞれのたんぱく質は固有の働きを持っています。

その働きや特徴によっても分類されていくのでしたね!

実はアミノ酸も単体で様々な働きを持っています。

たんぱく質を構成するアミノ酸の主な働きを簡単に紹介したいと思います!

必須アミノ酸の働き

  • バリン・・・BCAAの一つで血液中の窒素バランスを保つ
  • ロイシン・・・BCAAの一つで筋肉の成長や維持に役立つ
  • イソロイシン・・・BCAAの一つで筋肉のエネルギー源として利用される
  • スレオニン・・・肝臓への脂肪蓄積を抑える
  • メチオニン・・・アレルギーの発生を予防する
  • フェニルアラニン・・・神経伝達物質に関わる
  • トリプトファン・・・セロトニンの原料になり精神を安定させる
  • ヒスチジン・・・食欲の抑制に役立つ
  • リジン・・・免疫力に関わる

非必須アミノ酸

  • グリシン・・・コラーゲンの合成を助ける
  • セリン・・・肌の保湿や潤いに関わる
  • システイン・・・髪の毛、爪、皮膚の材料になる
  • アルギニン・・・成長ホルモンの合成に関わる
  • アラニン・・・肝臓の働きを維持するエネルギー源になる
  • チロシン・・・甲状腺ホルモンの原料になる
  • プロリン・・・コラーゲンの合成に関わる
  • アスパラギン・・・筋肉のエネルギー補給力を高める
  • アスパラギン酸・・・疲労回復に役立つ
  • グルタミン・・・・筋肉のほ回復を助ける
  • グルタミン酸・・・脳内物質として利用される

これらは働きのほんの一例ですし、とても簡単に表現したものです。

もちろんアミノ酸はこれらのように個々で働きを持っていますが、ここではそこまで重要ではないので覚える必要はありません。

アミノ酸単体でも働きを持っているんだなぁ~くらいで大丈夫です!!

たんぱく質を構成する20種類のアミノ酸の他にも、アミノ酸単体として働きを持つものもいくつかあります。

それらを遊離アミノ酸なんて言ったりします。

たんぱく質を構成せずに、離れて遊んでいるアミノ酸というイメージです。

いくつか紹介してみましょう!

  • オルニチン
  • シトルリン
  • タウリン

オルニチンはよくTVのCMなどで「シジミ○○個分!!」なんて謳われています!

このオルニチンは肝機能をサポートするので、お酒を呑んだ後にどうぞ!なんて紹介されていますね!

シトルリンは血液の流れを良くしてくれるので、尿の排泄を促したり冷えやむくみなどに役立ちます。

スイカにはこのシトルリンが豊富に含まれているので、スイカを食べた後にトイレが近くなるのはこのためです!

タウリンはポケモンで使うアイテムとして私は最初に覚えました!笑

タウリンは体内で非常に多くの場所に存在し、本当に多くの機能を持っています。

この機能に関しては今でも世界中で研究が進められています!!

タコやイカに多く含まれてるので、是非これらを食べて元気に!

たんぱく質のアミノ酸スコアを知っておこう!

たんぱく質を含む食べ物には、動物性のたんぱく質や植物性のたんぱく質があります。

  • 動物性のたんぱく質・・・肉や魚、乳製品など
  • 植物性のたんぱく質・・・大豆、米や小麦などの穀物類など

私たちは、それらの食物からのたんぱく質を摂取して体内で分解・吸収します。

分解されたたんぱく質はアミノ酸になっていくのです。

そしてその分解されたアミノ酸をもとに体内で新たなたんぱく質が作られていくのです。

この時に、必要なアミノ酸が一つでも欠けるとたんぱく質を作り出すことが出来ません。

特に必須アミノ酸は体内で作ることが出来ませんから、必須アミノ酸の摂取量には注意が必要です。

アミノ酸スコアとは食品のたんぱく質の「質」を評価する指標

体内で必要とされる必須アミノ酸の量に対して、食品の必須アミノ酸の充足率を数値で表したものがアミノ酸スコアです。

ん?????

難しいですね・・・

 

体内では、必要な必須アミノ酸の量が決まっています。

その量に対して、ある食品に含まれているアミノ酸の量が足りているか?それとも足りていないのか?

どのアミノ酸が足りているのか?どのアミノ酸が足りていないのか?

これを科学的に評価したものということです。

なのでこのスコアが100を越えていると、

「この食品に含まれているアミノ酸は、体内で必要とされている必須アミノ酸全てにおいて、100%充足していますよ!」

ということになるのです。

このアミノ酸スコアが100を越えているということは、たんぱく質源としては優秀な食材と言えるのです。

アミノ酸スコアを見る時に大切な制限アミノ酸とは?

充足率が100%を越えなかったアミノ酸を制限アミノ酸と言います。

簡単にいうと、基準に足りていなかったアミノ酸のことです。

この足りていなかったアミノ酸のうち、一番足りていないアミノ酸のことを特に第一制限アミノ酸と言います。

ある食品中の9種類ある必須アミノ酸の中で一番足りていなかったアミノ酸のことです。

では実際に主な食品のアミノ酸スコアを見ていきましょう!!

(図を見る時、スマホの人は画面を横にしてみてくださいね!)

食品中のたんぱく質 アミノ酸スコア 第一制限アミノ酸
牛肉のたんぱく質 100
魚のたんぱく質 100
牛乳のたんぱく質 100
鶏卵のたんぱく質 100
大豆のたんぱく質 100
精白米のたんぱく質 61 リジン
小麦のたんぱく質 36~42 リジン

このように精白米や、小麦にはたんぱく質は含まれるものの、アミノ酸スコアはあまり高くないことが分かります。

精白米や小麦はたんぱく質源としてはあまり優秀な食材ではないということですね!

また、どちらも特に足りない第一制限アミノ酸がリジンということが共通しているということも分かります。

一方で、肉や魚、乳製品はアミノ酸スコアは100なので優秀なたんぱく源としての食材ですね!

大豆が植物でありながらアミノ酸スコアが100を越えています。

大豆は畑のお肉なんて表現されるのはこのためです!!

まとめ

いかがでしたでしょうか?

今回は、たんぱく質の分類や種類をできるだけ簡単にまとめてみました。

そして最初に抑えておきたいポイントだけに絞って書いてみました。

ということで、ポイントをいくつかまとめていきたいと思います。

ポイント1 たんぱく質の原材料はアミノ酸

  • たんぱく質はアミノ酸がいくつも集まったもの
  • そのアミノ酸の結合する種類や、順番、量などによって様々なたんぱく質になる

 

ポイント2 たんぱく質の3つの分類

  • 単純たんぱく質・・・アミノ酸のみで構成されるたんぱく質
  • 複合たんぱく質・・・アミノ酸以外にも他の化合物をも含むたんぱく質
  • 誘導たんぱく質・・・単純たんぱく質や、複合たんぱく質が熱や酵素などによって変性したもの

 

ポイント3 体内でのたんぱく質の主な働き

  • エネルギー源になる
  • 身体を構成する
  • 酵素を作る
  • 免疫に関わる
  • 脂質を運ぶ
  • 酸素を運ぶ
  • 血液を固める
  • ホルモンをつくる

 

ポイント4 体内での働きによる分類

 

ポイント5 たんぱく質を構成する20種類のアミノ酸

ポイント6 9種類の必須アミノ酸

ポイント7 たんぱく質の質を評価するアミノ酸スコア

  • アミノ酸スコアは食品に含まれるたんぱく質の質を評価する指標
  • スコアが高い食品は主に動物性食品
  • 植物性食品では大豆が100

 

今回のたんぱく質の記事はボリュームが多いですが、それだけ大切な栄養素であるということは間違いありません!

ここまで読んでくれてありがとうございました!!

次回も楽しみにしていてください!!