ビタミンB1の機能・働き・役割

ビタミンB1は補酵素の機能を持ち、解糖系とクエン酸回路で働いて、エネルギー代謝で重要な役割を担います。

1. https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/content/900006498.pdf　ビタミン B1はピルビン酸がアセチルCoAへと分解される際に働くピルビン酸脱水素酵素とクエン酸回路において働く２－オキソグルタル酸脱水素酵素の補酵素として機能するため、ビタミン B1が不足した状態ではクエン酸回路からのエネルギー生成不全がおこる。

ビタミンB1欠乏症

脚気

1. チアミン欠乏症（脚気；ビタミンB1欠乏症）MSDマニュアル　プロフェッショナル版
2. ショック，意識障害をきたした高齢者のビタミン B1欠乏症(脚気)の 1 症例　脚気では，ビタミン B1欠乏により末梢血管が拡張し，さらに乳酸の蓄積による代謝性アシドーシスのため血管抵抗の低下が促進され，血圧低下，ショック状態となる．
3. 【勘違い】医学者『こ、これは…未知の細菌による伝染病だ』→実は…(前編)

ウェルニッケ脳症

ビタミン B1 の欠乏症には脚気，ウェルニッケ脳症，乳酸アシドーシスなどがある（表）．‥ウェルニッケ脳症は，中枢神経症状が強く出る ビタミン B1 欠乏症で，せん妄，見当識障害，記銘力低下，失調性歩行，眼球運動障害などをきたす．アルコール多飲の人に多いとされ，初診時にすでに発症リスクの高い患者がいる．（JSPEN Vol. 1（2）：2019 用語解説 ビタミン B1）

1.  元気の雑学　Vol.6　お酒をよく飲む人はビタミンB1不足にご注意！　2021年12月1日　アリナミン

マクマリー生化学反応機構ではPyMOLを勧めていたので、試してみます。

1. Protein Data Bank （PDB)　https://www.rcsb.org/　に行く。
2. 興味のある酵素を検索して、どれにするか決め、PDBフォーマットを指定してダウンロード。
3. https://pymol.org/2/ でPyMOLをダウロード　ウインドウズPCの場合は、.exeファイルをダウンロード後に実行する。
4. PyMOLでさきほどダウンロードしたタンパク質のファイルを開く。すると、美しいリボン表示のタンパク質が現れました。
5. 上部のメニューでDisplay、Sequenceにチェックをいれると、アミノ酸配列が表示されました。アミノ酸をクリックすると、そのアミノ酸に対応する部位がタンパク質の立体表示の中に示されます。
6. アミノ酸配列の最後に基質も表示されています。フマラーゼ(4APB)の場合は　….LDVLAMAKAEQ FUM CA 0000000000000000000 といった具合。これは目立たないので、気付きにくいですね。
7. 3EXFというファイルの酵素の場合は、…IFAIKKTLNI K O のように表示がありました。KとOは何か酵素のアミノ酸ではないものみたいです。それと、最後ではなく途中ですが、　… WIKFKSVS MG TPP OLQVTV… のような表示もありました。MGは何でしょう。TPPはチアミンピロリン酸（TPP)だろうと思います。
8. あれこれいじっていたら、リボン表示でなく、つぶつぶ（空間充填？）にもできましたが、戻し方とかがわからなくなりました。あてずっぽでマスターするには、やれることが多過ぎます。本の例の通りにフマラーゼで試したほうがよいみたいです。

ビタミンBは1から12までありますが、４，８，１０，１１が抜けています。つまり、１，２，３，５，６，７，９，１２があります。化合物名は「ちりなぱぴびようし」（散りな、パピ美容師）と覚えることに自分はしました。

1. ビタミン (Vitamin）とは？ビタミンBを語呂合わせで覚える方法ビタミン (Vitamin）とは？

チアミン（VB1）、リボフラビン（VB2）、ナイアシン（VB3）、パントテン酸（VB5）、ピリドキシン（VB6）、ビオチン（VB7）、葉酸（VB９）、シアノコバラミン（VB12）です。

シアノコバラミンは名前が複雑ですが、シアノ＋コバルト＋アミン　からなる造語だと知れば覚えやすいはず。

ビタミンB6は、ピリドキシン、ピリドキサール、ピリドキサミンの３つを合わせた総称で、補酵素として機能するピリドキサールリン酸（PLP)の材料になります。

ギンナン（銀杏）の食べ過ぎに注意

ギンナンには、ギンコトキシン（Ginkgotoxin）という物質が含まれており、食べ過ぎるとこれが「毒」になります。子供の場合、意識不明、けいれんをおこし、最悪の場合、死に至る例もあるそう。

食べ過ぎると中毒を起こす。戦後の食糧難の時代に事故が多発したが、最近でも小児が食べ過ぎて痙攣を起こす事故が時々発生している（銀杏の食べ過ぎで小児が痙攣を起こす理由とは　2018/07/30　medical.nikkeibp.co.jp）

IUPCA名は、4′-O-メチルピリドキシンで、その名前が示すようにピリドキシンに非常に構造が良くにており、ビタミンB6の働きを競合的に阻害してしまいます。

ギンナンの食べ過ぎ→ギンコトキシンがビタミンB6と競合→グルタミン酸脱炭酸酵素の活性の低下→GABAの生合成が阻害→抑制性神経細胞の働きが低下→興奮性神経細胞の活動が優勢→てんかんの発作

というメカニズムが想定されています。

銀杏の経口中毒量は、子どもは7～150個、大人は40～300個と言われています。小さい子どもの場合は中毒を起こしやすく、5～6個程度食べただけで中毒を起こしたという報告もあります。（何個までなら大丈夫？　docomo.ne.jp）

1. 健常成人に発症した銀杏中毒の 1例　JJAAM. 2010; 21: 956-60　患 者：41歳，女性 主 訴：嘔気，嘔吐，下痢，めまい，両上肢振戦， 悪寒

ビタミンB6の構造

原子の「番号」のつけ方に関してですが、Nが1番で、メチル基がついている炭素が2番、その順番で１，２，３，４，５，６となり、4位の炭素に結合している炭素が４’となります。ギンコトキシンは、４’の炭素に結合している酸素Oにメチル基が結合しているので、4′-O-メチルピリドキシンという名称になっていることがわかります。

1. ギンコトキシン（ウィキペディア）

6員環のNに関しては、Hが結合してNが正電荷を帯びたもの（マクマリー生化学反応機構）と、Hがないもの（ウィペディア）と両方の説明があるようです。

ここまで、ギンナンを20個ほど食べながら記事を書きましたが、体調は問題なさそうです。

活性型ビタミンB6（ピリドキシンリン酸）の働き

ビタミンB６の働きがどうも覚えられない原因は、そもそもビタミンB6が非常に多くの役割を担うために自分の頭の中の整理が追い付いていからでした。

1. 多才な補酵素：PLP　2017/3/15　ケムステーション

畠山『生化学』では、ＰＬＰの働きとして、α‐ケト酸のアミノ基転移、アミノ酸の脱炭酸（セロトニン、ドパミン、ＧＡＢＡの産生）があげられれています。また、ビタミンＢ６欠乏症として、皮膚炎が挙げられています。

サッカリンは耳に馴染みのある物質名ですが、実際のところそれが何であるのかよくわかっていませんでした。名前からしてサッカライド（糖）もしくは誘導体、もしくはなにか糖に関係する物質だろうと思う程度の理解です。

サッカリンは人工甘味料の一種です。ベンゼン環に窒素と硫黄を含む5員環がくっついた形をしています。

1. サッカリン（ウィキペディア）

サッカリンは水にとけないので、チューインガムの甘味料に使われるそう。サッカリンナトリウム塩は水溶性で他の食品に使われるみたいです。

甘さは砂糖の数百倍。過去に、発がん性が疑われた時期がありましたが、現在では否定されています。

1. 添加物のサッカリンナトリウムは、安全性に問題ないか？（一般） 食品・健康食品 年月 2015年8月 福岡県薬剤師会　サッカリンナトリウムの１人当たりのＡＤＩは、293mg/人/日である。サッカリンナトリウム（サッカリンとして）の１日摂取量は0.387mg/人/日で、サッカリンナトリウムのＡＤＩを大きく下回っており、安全性に問題がないことが確認されている。 ＡＤＩ（Acceptable Daily Intake）。人が生涯その物質を毎日摂取し続けたとしても、健康への悪影響がないと推定される１日当たりの摂取量
2. 人工甘味料，特にサッカリンの砂糖代替品としての位置付けについて 明治以降の使用変遷を手掛りとして 光武幸 祉会環境学専攻祉会法講座 北海道大学大学院環境科学研究科邦文紀要 2:1~31 (1986).

グルコース

グルコースは、炭素5個と酸素1個が6角形の環状構造をつくっており（ピラノース）、グルコピラノース（D-glucopyranose）とも呼ばれます。D-は自然界の存在する異性体D-型という意味。

単糖の水酸基やその他の官能基が別の官能基に置き換わった誘導体が多数存在しています。

グルコサミン

グルコースの2位の炭素についている水酸基がアミノ基に置換したもの。カタカナにするとわかりにくいですが英語で書くと、glucoseにアミノ基がついたのでamineと総称されるものになりますから、glucose+amine= glucosamine という名前になっています。glucoseの語尾のeは、次とのつながりをよくするためにとれています。

グルクロン酸

糖の主鎖の末端のヒドロキシメチル基がカルボキシ基に置換したものがウロン酸(uronic acid)と呼ばれます。グルコースのウロン酸はglucuronic acid（グルクロン酸）となります。日本語名だとわかりにくいですが、英語名で考えるとgluc+uronicと分解できるので覚えやすいです。

ミオイノシトール(myo-inositol)

イノシトールは炭素6個が6角形の環状につながってそれぞれに水酸基がついた化合物です。水酸基と水素の配置の違いで異性体が存在しますが、１，２，３，５位の炭素についた水酸基が同じ側にある異性体がミオイノシトールと呼ばれます。

イノシトールという名前は、「甘い」という言葉に由来するそうです。

Inositol (myo-inositol, see below) was first isolated by Scherer (7), and called “inosite” because of its sweet taste.（A short history of inositol lipids Robin F. Irvine　Journal of Lipid Research Volume 57, Issue 11, November 2016, Pages 1987-1994）

別の論文だと筋肉を意味するinosから来ているとも説明されています。またmyo-も筋肉のという意味です。

Inositol (hexahydroxycyclohexane) was first isolated from muscle in 1850 by Scherer. He coined the name “inositol” from the Greek inos (muscel). Nine stereoisomers of inositol are theoretically possible but only seven occur naturally, the exception being epi- and allo-inositol. Because myo-inositol is regarded as the major isomer among the inositols, with regard to both distribution and fuction, particular attention has been devoted to this compound. Although the name myo-inositol is in fact a pleonasm (it is derived from another Greek word for muscle, myo), its use has become generally accepted, and in this paper, myo-inositol will be refeerred to simply as inositol. (Plant inositides and intracellular signaling Plant Physiol (1993).103:705-709. Bjorn K. Drobak)

イノシトールは、1，4，5ーイノシトール3リン酸（IP３）というセカンドメッセンジャーとして重要な働きをします。これは、膜の成分の一つであるフォスファチジルイノシトールが、フォスフォリパーゼC（PLC)によってジアシルグリセロール（DAG)とIP3に分解され、IP3がセカンドメッセンジャーとなり細胞内の小胞体（カルシウム貯蔵庫）の膜上にあるIP3受容体カルシウムチャンネルに結合して開口しカルシウムを動員するという細胞内情報伝達系をなしています。

1. Turtles All the Way: Reflections on myo-Inositol Bernard W. Agranoff J Biol Chem. 2009 Aug 7; 284(32): 21121–21126. PMCID: PMC2755834

アスコルビン酸（ビタミンC)

ヒトとモルモットはビタミンCを合成できませんが、ほとんどの動物はグルコースからビタミンCを合成することができます。アスコルビン酸はグルコース同様、炭素6個からなる化合物で、酸素を骨格に含む5員環を持っています。

ビタミンCはコラーゲンのプロリンとリシンを水酸化する酵素の補酵素として重要です。ビタミンCは、抗壊血病因子（antiscorbutic factor）として発見された歴史的な経緯から、アスコルビン酸（ascorbic acid）という名称がつきました。scorbicは壊血病の、a-は「非、無」の意味をあらわす接頭語です。例えばasexual　といえば「性がない、無性の」と言う意味。

1. 壊血病（かいけつびょう、英: scurvy、独: Skorbut）ウィキペディア

アスコルビン酸のIUPC名は、(R)-3,4-ジヒドロキシ-5-（(S)-1,2-ジヒドロキシエチル）フラン-2(5H)-オンです。フランは酸素を含む5員環で二重結合を２つもつ化合物。フランの酸素が1番で、酸素が二重結合でついている炭素が2番、そっちまわりで１，２，３，４，５です。３，４位の炭素に水酸基がついています。5番の炭素には、1,2-ジヒドロキシエチル基が結合しています。

環状エステルのことをラクトンと呼びますが、アスコルビン酸はラクトンの骨格を持っているともいえます。

1. アスコルビン酸（ウィキペディア）
2. ビタミンC生産　nite.go.jp

TCA回路の中間代謝物8つあるうちの一つがリンゴ酸です。

1. クエン酸 (citrate)
2. イソクエン酸 (isocitrate)
3. α‐ケトグルタル酸 (alpha-ketoglutarate)
4. スクシニルCoA (succinyl CoA)
5. コハク酸 (succinate)
6. フマル酸 (fumarate)
7. リンゴ酸 (maleic acid; malate)
8. オキサロ酢酸 (oxaloacetate)

台所でおやつに食べるリンゴを切りながら、そういえばリンゴ酸はリンゴに含まれているんだっけ？と思いました。名前からしてそうなんだろうと思いますが、一応確認しておきます。

リンゴに含まれる酸で一番多いのはリンゴ酸か？

それはそのようです。

In apple, malate is the predominant organic acid, accounting for up to 90% of total organic acid content (Zhang et al., 2010; Ma et al., 2015a).（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8154052/）

malic acid accounts for more than 90% of the total acid and largely controls apple fruit acidity (Hulme and Wooltorton, 1957; Yamaki, 1984; Zhang et al., 2010). （https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6997694/）

リンゴ酸はリンゴに最も多く含まれるのか？

リンゴ酸はリンゴ以外の果物にも含まれるのか？

リンゴ酸は、リンゴ、桃、琵琶（ビワ、loquat）においては、これらの果物に含まれる有機酸のうちの主要な成分になっているそうです。

Three major organic acids that accumulate in most fruits include malic, citric, and tartaric acid, and their final concentration in ripening fruits depends on the balance between the biosynthesis of organic acid, their degradation, and their vacuolar storage [3,4]. Organic acids are different in various kinds of fruits. For example, citric acid is the major organic acid in citrus [5], while malic acid is the predominant organic acid in apple [6], pear [7], and loquat [2].（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6316603/）

リンゴのどこにリンゴ酸があるのか？

Most of the malic acid in apple fruit resides in the vacuole of the parenchyma cells (Yamaki, 1984) （https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6997694/）

リンゴのリンゴ酸は何をしているのか？

リンゴ酸は誰が見つけたのか？

リンゴ酸は誰が名付けたのか？

リンゴ酸の作用は？

Malate, which is one of the main organic acids, has various biological activities and pharmacological effects including the promotion of ATP production, antioxidant and anti-inflammatory activity, and the ability to reverse oxidative stress (Ding et al., 2016).（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8154052/）

第103回　看護師国家試験　 午前 問題15 抗血小板作用と抗炎症作用があるのはどれか。

1. ヘパリン
2. アルブミン
3. アスピリン
4. ワルファリン

解説

1. 看護roo!

ヘパリンとワルファリンの作用が抗凝固作用であることはおさえておく必要があります。

第105回 看護師国家試験 午前問題72　Aさん（60歳、男性）は、胃癌の手術目的で入院した。大動脈弁置換術を受けた既往があり、内服していたワルファリンをヘパリンに変更することになった。確認すべきAさんの検査データはどれか。

1. PT—INR
2. 赤血球数
3. 白血球数
4. 出血時間
5. ヘモグロビン値

解説

1. ワルファリン服用中の薬効評価としてのPT-INR　検査の樹　－復習から明日の芽を－菅原　和行（菅原バイオテク教育研究所）

2. ナースフル

ヘパリンとワルファリンの作用は抗凝固作用であり、血液凝固に関する検査であるPT-INRが正解となります。

ヘパリンとワーファリンとの違い

構造に関していえば、ヘパリンはグリコサミノグリカンの一種であり、一方、ワーファリンはビタミンKと構造が似ていてビタミンKの競合阻害剤となる物質です。

1. 術前後にワーファリン（R）からヘパリンへ切り替えても問題ないとする根拠について教えてください。（レバウェル看護）

参考

1. グルタミン酸残基のγ-カルボキシ化とビタミンkの働きと代謝経路　yakugakugakusyuu.com
2. PT INR（プロトロンビン時間 国際標準比）（APO PLUS薬剤師）
3. 畠山『生化学』　ヘパリンの構造　65ページ、　単糖の誘導体の構造　58ページ

激しい運動をするとATPは数秒で消費されるそうです。そのため運動を継続するためにはATPを再生する必要があり、そのためには筋細胞ではクレアチンリン酸がリン酸をADPに供与してATPを再生します。クレアチンリン酸も枯渇すると、グルコースからATPを産生するしかありません。

そんなに不便なら最初からATPを大量につくって貯蔵しておけないのか？という疑問が湧きます。

ＡＴＰ分子はかさばるので貯蔵に向かないから

Quoraの掲示板の答えを読んで、なるほどと思いました。

ATPの分子量は507.18 g/molですが、それに対して、ATPが加水分解により作り出すエネルギーは7 kcal/molしかなくて、グラムあたりだと7/507.18 = 0.0138 kcalしかありません。糖質やタンパク質のエネルギーは4 kcal/g、脂質は8 kcal/gと言われていますので、重量あたりのエネルギー産生能はATPの場合、非常に小さいということがわかります。つまり、ATPという分子は、かさばるばかりで貯蔵には向かないというわけです。

1. Why can’t ATP be stored?　Quora

炭水化物は１ｇあたり4 kcalとされているそうです。

1. 明日をつくる今日の食卓カロリーについて【基礎編】　大塚食品

グルコースC6H12O6として考えた場合、燃焼熱と合うのでしょうか。C6H12O6＝12×6+12+18×6=192  グルコース１ｇが何モルに相当するかというと、　1/192 = 0.0052083モルです。モル当たりになおすと、4/0.0052083=768 kcal/mol です。ネットの数値とあまり合わないようですね。ヤフー知恵袋の計算だと、3.72kcalなので整数にしたことによる誤差みたいです。カロリー＝燃焼熱ということみたいですね。実際にはそんなに効率よくエネルギーを取り出せてはいない（たしか4割くらいの効率）ので、人間が使えるエネルギーは少ないはずです。

1. グルコース C6H12O6(s) 分子量：180.156 −ΔcHº = 2803.3 kJ mol−1　燃焼熱　ウィキペディア　
2. グルコースの燃焼熱は 2800 kJ/mol（669 kcal/mol）　グルコースの燃焼熱は 2800 kJ/mol（669 kcal/mol）
3. グルコース1gが燃焼する時の熱量：グルコース1molの燃焼熱は2800kJ、669kcalなので、1g当たりは669÷180＝3.72 kcal　https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10240337260

参考サイト

1. 食品表示基準における熱量の算出方法　http://www.mac.or.jp/mail/180501/03.shtml

ペントースリン酸回路とは

ペントースは五炭糖（炭素５個からなる糖）という意味で、アルデヒドをもつ糖（アルドース）の五炭糖はリボース、ケトン基をもつ糖（ケトース）の五炭糖はリブロースと呼ばれます。ペントースリン酸回路は、解糖系のグルコース６リン酸から「脇道」に入って、リブロース５‐リン酸、リボース５‐リン酸を産生し、C7,C3,C4化合物なども作り、解糖系の中間代謝物であるフルクトース６－リン酸になって解糖系を逆行して回路が閉じます。リブロース５‐リン酸やリボース５‐リン酸といったペントースリン酸をつくる回路というわけです。

ちなみに、https://www.osmosis.org/learn/Pentose_phosphate_pathwayの動画を見ていたら、pentose phospate pathwayの名前の由来は、five carbon sugre (pentose)と、NADPH(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate)をつくるからだと説明していましたが、「pentose phospate」は一語でしょう。ペントースリン酸回路の役割を覚えてもらうために、このような説明をしたのかもしれません。

1. https://www.khanacademy.org/test-prep/mcat/biomolecules/carbohydrate-metabolism/v/pentose-phosphate-pathway この動画でも、ペントースリン酸回路の役割の覚え方として、ペントース→リボースリン酸合成、リン酸→NADPHのP　という説明があります。ただしあくまでも覚え方、思い出す手掛かりというニュアンスでした。

ペントースリン酸回路の役割

この回路では、次の２つの重要な役割が果たされる。役割の１つは、NADPHを産生することである。‥ペントースリン酸回路は、このような反応に必要なNADPHを産生するための最も主要な反応系である。ペントースリン酸回路のもう１つの役割は、核酸および各種ヌクレオチドの合成原料として必要なリボース５‐リン酸ribose 5-phosphateを産生することである。リボース5-リン酸はこの反応系でのみつくらる。（三輪・中『生化学』１８４～１８５ページ）

この教科書の説明はメリハリがあってわかりやすいと思います。

3つめの役割として、エリトロース４‐リン酸の産生（芳香環をもつアミノ酸の材料）を挙げている講義動画（↓）もありました。

Pentose Phosphate Pathway | Hexose Monophosphate Shunt Hussain Biology チャンネル登録者数 18.4万人 メンバーになる チャンネル登録 1575  GLYCOLYSIS PATHWAY : • Glycolysis Pathway

酸化反応経路

ペントースリン酸回路の前半部分、すなわちグルコース６－リン酸からペントース５リン酸が作られるところまでが、酸化反応になります。それ以降は酸化反応ではないようです。

ペントースリン酸回路が亢進している臓器・器官

The highest activity was found in lactating mammary gland and adipose tissue. Lung and liver showed to have a moderately high activity. Brain, kidney, skeletal muscle, and intestinal mucosa showed to have also a significant activity although less than other tissues. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10630623/

https://exchange.scholarrx.com/brick/pentose-phosphate-pathway