化学の巻(高校化学) nao blog

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化学の巻↓ 有機化学(高校)

医薬品の歴史や種類、DNA,RNAおよび酵素について!

投稿日:2月 1, 2021 更新日:

・医薬品の歴史

伝染病がはやっていた昔、原因をつきとめるために結核菌やコレラ菌の発見されました。当時は顕微鏡で菌を見やすくするために菌を染色していましたがそこから応用して菌だけを結合することはできないのかという発想にいたり薬の研究が行われてきました。1910年にはサルバルサンという梅毒に効能を示す物質が発見されました。

ドイツのドマークは染料を利用した医薬品の合成を研究し化膿症に効くプロントジルを発見することができました。後になってわかったことですがこの物質が薬として効果を示す部分はプロントジル分子の半分の構造にありました。

このスルファニルアミドからサルファ剤がつくられるようになりました。

次に抗生物質として有名なペニシリンについてお話します。まず抗生物質とは病原菌の生育を妨げる物質です。1928年にイギリスのフレミングが病原菌の一種であるブドウ球菌を培養中、偶然培養容器中に発生したアオカビの周囲にブドウ球菌が生育しないことを発見しました。ここからアオカビ(ペニシリウム)から名前をもじりペニシリンと名付けました。

βーラクタム構造はペニシリンの抗菌活性をもつ部分だにゃ!

ここから様々な構成物質が発見されましたが抗生物質を投与しても細菌が突然変異して生まれることがありまし。この細菌を耐性菌とよびます。耐性菌に対応するためにペニシリンの一部の構造を変えて耐性菌にも効果をしめすように工夫していくこと医薬品の発展につながっています。

・薬

アセチルサリチル酸>アセチルサリチル酸は解熱剤です。最初はサリチル酸が医薬品として使われていましたが副作用が強いので無水酢酸と反応させアセチル化したアセチルサリチル酸が使われるようになりました。

<アセトアミノフェン、フェナセチン>→アセトアニリドの部分に毛熱作用があります。

・医薬品の種類

対症療法薬)→対症療法薬は発熱や痛みなどの症状を緩和できますが病気そのものを根本的に解決はできません。

  • フェナセチン(解熱剤)
  • アセトアミノフェン(解熱剤)
  • アセチルサリチル酸(解熱鎮痛剤)
  • サリチル酸メチル(消炎鎮痛剤)

化学療法薬)→化学療法薬は病気原因となる細菌やがん細胞を撃退し病気を治療できます。

  • サルファ剤
  • 抗生物質(例)ペニシリン

(他)ヨウ素、過酸化水素、エタノール、クレゾールなど

・DNAとRNAについて

まず核酸について説明します。核酸は遺伝子の本体です。実態はヌクレオチドが多数連結してできた高分子化合物となります。核酸には2種類あります。それが以下です。

  • DNA→デオキシリボ酢酸(遺伝子の本体)
  • RNA→リボ核酸(タンパク質合成に関わる)

DNAはヌクレオチド鎖が2本向かいあって結合した二重らせん構造です。RNAは1本鎖となります。

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ヌクレオチドはリン酸、糖、塩基で構成されていて、それらがたくさん連結しているのでポリヌクレオチドといいます。塩基同士が水素結合でつながっていて、アデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)がペアでつながっています。このような塩基どうしの関係を相補性といいます。

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・酵素について

酵素は触媒としてはたらくタンパク質です。酵素は活性部位(タンパク質の特定部分)で反応を促進する基質(相手の物質)とだけ結合して反応を促進する。例えばだ液に含まれる酵素アミラーゼはデンプンを加水分解しますがタンパク質を加水分解することはできません。酵素の活性部位の立体構造に適合する基質だけが酵素ー基質複合体をつくり酵素の作用を受けます。

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酵素の特徴をあげます。

  • 基質特異性→酵素は触媒として働くとき活性部位に合う立体構造をもった基質だけに作用する。この特定の物質だけを基質とする性質を基質特異性という。その基質に対し促進する酵素ごとに決まっておりこれを反応特異性いう。
  • 最適温度と最適pH→酵素反応は酵素ごとに決まった温度で反応速度が最大になりこのことを最適温度という。また反応速度が最大になるpHも各酵素で決まる。
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次に生体内の消化に働く酵素の例を下に示します。赤字が酵素名です。

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・演習問題

<問題1>()に当てはまる語句を答えよ。

病気の原因を取り除くことができなくても。病気によって生じる不快な症状を抑える薬を(1)薬という。これに属する薬の例として、解熱鎮痛薬作用を持ち、サリチル酸を無水酢酸でアセチル化して得られる(2)がある。一方、病気の原因である病原菌などを取り除く薬を(3)薬とよび、これに属する薬の例としてアオカビから発見された世界で最初の抗生物質(4)や抗生物質と同様に抗菌作用をもち分子中に共通した(5)の部分構造をもつサルファ剤などがある。抗生物質により多くの病気が治療できるようになったが、抗生物質に対する抵抗力をもつ(6)菌の出現が問題となっている。

  1. 対症療法
  2. アスピリン(アセチルサリチル酸)
  3. 化学療法
  4. ペニシリン
  5. スルファニルアミド
  6. 耐性

<問題2>()に当てはまる語句を答えよ。

細胞には糖類、タンパク質、脂質などの他、核酸とよばれる酸性の高分子化合物が存在する。核酸は大きく分けて2種類有り、一方はデオキシリボ核酸(DNA)、もう一方はリボ核酸(RNA)という。DNAは(1)を伝える働きがあるのに対し、RNAは(2)合成に関与している。

遺伝子の本体であるデオキシリボ核酸(DNA)はデオキシリボリボースにリン酸および核酸塩基が結合したヌクレオチドは縮合重合した直鎖状ポリマーである。DNAに含まれる核酸塩基はアデニン、グアニン、シトシン、チミンの4種類である。DNAはヌクレオチド鎖2本の間に(3)結合を形成することで塩基対をつくり、二重らせん構造をとっている。アデニンのアミノ基を考えると、(4)原子の電気陰性度は(5)原子の電気陰性度に比べて大きいので(4)原子側に(6)の電荷が偏り、(5)原子側に(7)の電荷が偏っている。これを結合の(8)という。一方チミンのカルボニル基も同様の利用により、(9)原子側に(6)の電荷が偏り(10)原子側に(7)の電荷が偏っている。こうしてアデニンのアミノ基の(5)原子とチミンのカルボニル基の(9)原子の間に(3)結合が形成している。

生体内で化学反応を加速する物質を酵素という。酵素は(11)が主成分で、触媒の働きをする。酵素が作用する物質を酵素の基質という。多くの酵素は決まった。基質だけを選んで化学反応させる。これを酵素の基質(12)とよぶ。酵素には基質分子と結合する場所がある。それを(13)といい、結合した状態を酵素ー基質(14)とよぶ。基質は酵素(14)をつくることで反応性が高まる。酵素反応の速度は酵素ー基質(14)の濃度に依存する。また酵素には最も反応を効率よく促進する最適(15)と最適(16)とが存在する。

デンプンは(17)が重合した高分子化合物である。デンプンは人の体内で(18){酵素名}によりさまざまな分子量の(19)に分解され、さらに二糖である(20)にまで分解される。(20)は(21){酵素名}により(17)に分解され、エネルギー源として利用される。

  1. 遺伝情報
  2. タンパク質
  3. 水素
  4. 窒素
  5. 水素
  6. 極性
  7. 酸素
  8. 炭素
  9. タンパク質
  10. 特異性
  11. 活性部位
  12. 複合体
  13. 温度
  14. pH
  15. グルコース
  16. アミラーゼ
  17. デキストリン
  18. マルトース
  19. マルターゼ

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