生体の構成要素

 

生体分子 biomolecules

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元素

この世にいくつの元素が存在しているのでしょうか。天然には存在しないが、人工的に作り出されたものも含めると、元素は118種類あるとされています。

  1. 水素
  2. ヘリウム
  3. リチウム
  4. ベリリウム
  5. ホウ素
  6. 炭素
  7. 窒素
  8. 酸素
  9. フッ素
  10. ネオン
  11. ナトリウム
  12. マグネシウム
  13. アルミニウム
  14. ケイ素
  15. リン
  16. 硫黄
  17. 塩素
  18. アルゴン
  19. カリウム
  20. カルシウム
  21. スカンジウム
  22. チタン
  23. バナジウム
  24. クロム
  25. マンガン
  26. 鉄
  27. コバルト
  28. ニッケル
  29. 銅
  30. 亜鉛
  31. ガリウム
  32. ゲルマニウム
  33. ヒ素
  34. セレン
  35. 臭素
  36. クリプトン
  37. ルビジウム
  38. ストロンチウム
  39. イットリウム
  40. ジルコニウム
  41. ニオブ
  42. モリブデン
  43. テクネチウム
  44. ルテニウム
  45. ロジウム
  46. パラジウム
  47. 銀
  48. カドミウム
  49. インジウム
  50. スズ
  51. アンチモン
  52. テルル
  53. ヨウ素
  54. キセノン
  55. セシウム
  56. バリウム
  57. ランタン
  58. セリウム
  59. プラセオジム
  60. ネオジム
  61. プロメチウム
  62. サマリウム
  63. ユウロピウム
  64. ガドリニウム
  65. テルビウム
  66. ジスプロシウム
  67. ホルミウム
  68. エルビウム
  69. ツリウム
  70. イッテルビウム
  71. ルテチウム
  72. ハフニウム
  73. タンタル
  74. タングステン
  75. レニウム
  76. オスミウム
  77. イリジウム
  78. 白金
  79. 金
  80. 水銀
  81. タリウム
  82. 鉛
  83. ビスマス
  84. ポロニウム
  85. アスタチン
  86. ラドン
  87. フランシウム
  88. ラジウム
  89. アクチニウム
  90. トリウム
  91. プロトアクチニウム
  92. ウラン
  93. ネプツニウム
  94. プルトニウム
  95. アメリシウム
  96. キュリウム
  97. バークリウム
  98. カリホルニウム
  99. アインスタイニウム
  100. フェルミウム
  101. メンデレビウム
  102. ノーベリウム
  103. ローレンシウム
  104. ラザホージウム，
  105. ドブニウム
  106. シーボーギウム
  107. ボーリウム
  108. ハッシウム
  109. マイトネリウム
  110. ダームスタチウム
  111. レントゲニウム
  112. コペルニシウム
  113. ニホニウム
  114. フレロビウム
  115. モスコビウム
  116. リバモリウム
  117. テネシン
  118. オガネソン

これらの番号は、原子番号と呼ばれていて各元素の原子に含まれる陽子の数を表しています。炭素の原子核には陽子が6個あるので6番というわけです。炭素の原子核は陽子6個と中性子6個とからなります。陽子と中性子を合わせた数が質量数と呼ばれます。ただし、陽子の数とは異なる中性子の数を持つ場合があり、それは同位体と呼ばれます。水素の原子核は陽子が一つのみで、中性子はありません。炭素は質量数が12（すなわち中性子の数が6個）の原子である12Cが大多数（98.93%）ですが、中性子が7個ある13Cが微量（1.07％）、自然界に存在します。さらにごくわずかに14Cも存在しています。原子量は、炭素原子がアボガドロ数個（6.02214076×10^23個、1mol）あったときの質量で、同位体の存在比が加味されて計算されます。炭素の原子量は12.01です。陽子と中性子の質量が非常に近い値なので、同位体が多くない元素の場合は、原子量から陽子と中性子との合計の数がわかり、原子番号がわかっていれば中性子の数がわかります。水素の原子量＝1.00798なので、中性子はゼロ。ヘリウムの原子量＝4.0026なので、質量数が4、原子番号2なので中性子の数は2個。原子番号3のリチウムの原子量は6.968でおよそ７ですから、中性子が4個あるとわかります。

有機物の構成元素

官能基

有機化合物の反応

生物のからだの構造

細胞の内部構造

心筋における脂肪酸代謝と代謝異常が原因となる疾患:中性脂肪蓄積心筋血管症（Triglyceride deposit cardiomyovasculopathy, TGCV）,

生化学の教科書を読んだ自分の理解では、中性脂肪（トリアシルグリセリド）は脂肪細胞に蓄積されていて、必要に応じて脂肪細胞内で脂肪酸に分解されて、運びだされ、他の細胞の中に取り込まれて利用されると考えていました。

  1. 脂肪の代謝とその調節 ―からだのエネルギーバランス― 大学院生命理学研究科 教授 大隅 隆

しかし、心臓（心筋細胞）では、細胞内に運び込まれた脂肪酸は直接ミトコンドリアに運ばれてベータ酸化を受けるものもあれば、再び中性脂肪になって、細胞内で貯蔵もされるものもあるそうです。また、中性脂肪を代謝する酵素が働かない疾患では、心筋細胞などの内部に中性脂肪が異常に蓄積されてしまうこともあるそうです。

Excessive fatty acid (FA) uptake by cardiac myocytes is often associated with adverse changes in cardiac function. This is especially evident in diabetic individuals, where increased intramyocardial triacylglycerol (TG) resulting from the exposure to high levels of circulating FA has been proposed to be a major contributor to diabetic cardiomyopathy.

Cytoplasmic long-chain acyl-CoA esters that are not immediately diverted to acylcarnitines are incorporated into TG and phospholipids (159)

論文159：van der Vusse GJ, Glatz JF, Stam HC, Reneman RS. Fatty acidhomeostasis in the normoxic and ischemic heart. Physiol Rev72: 881–940, 1992

(Shedding light on the enigma of myocardial lipotoxicity: the involvement of known and putative regulators of fatty acid storage and mobilization 01 MAY 2010 https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpendo.00509.2009 全文PDF)

別の論文から。

  • Sharma and colleagues described high intramyocardial lipid content in LV tissue sections from patients with advanced non-ischemic HFrEF, with the highest content detected in patients with HFrEF and diabetes.
  • myocardial TAG content correlated inversely with regional systolic function in healthy volunteers using 1H-magnetic resonance spectroscopy
  • Two recent studies in HFpEF patients demonstrated significantly enhanced myocardial TAG accumulation compared to controls assessed by 1H-cardiac magnetic resonance spectroscopy
  • in diabetic and obese mice, in which the cardiomyocyte-specific overexpression of ATGL reduced intramyocardial TAG levels, reduced lipotoxicity, and improved systolic and diastolic functional parameters, including EF, E/A ratio, or isovolumic relaxation time
  • 引用元論文：The Role of Adipose Triglyceride Lipase and Cytosolic Lipolysis in Cardiac Function and Heart Failure

中性脂肪蓄積心筋血管症（Triglyceride deposit cardiomyovasculopathy, TGCV）に関する厚生労働科学研究費補助金 難治性疾患政策研究事業 中性脂肪蓄積心筋血管症研究班のウェブサイトにもわかりやすい図がありました。TGCVでは、心筋細胞、血管平滑筋細胞、内皮細胞、骨格筋細胞、多形核白血球、腎尿細管上皮細胞、膵島細胞等に中性脂肪 (TG) が蓄積するそうです。TGCV336例のうち10例では細胞内TG分解の必須酵素adipose triglyceride lipase (ATGL) をコードするPNPLA2遺伝子のホモ型変異が確認されているそうです。

別の論文の図も紹介。

  • Within the cardiomyocytes the FAs are esterified to CoA and either stored in the lipid droplet (LD) or used for energy.
  • At least four lipid-droplet proteins (perilipins; PLINs) are expressed in the heart.
  • The lipid droplet supplies some oxidized FAs via the actions of adipose triglyceride lipase (ATGL)/desnutrin and hormone-sensitive lipase (HSL). CGI58 is the ATGL coactivator.
  • 引用元論文：Lipid Metabolism and Toxicity in the Heart

日本の研究成果のプレスリリースから。

中性脂肪蓄積心筋血管症(TGCV)は、脂肪酸代謝異常で増加した中性脂肪が心筋や冠動脈に蓄積することで、心不全を引き起こす原因の一つではないかと考えられるようになってきました(図1) 。

（引用元：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000387.000021495.html）

関連記事

  1. 肥満心筋症　名前上は肥大型心筋症と紛らわしい　高度肥満があることが大前提　心筋細胞の内側にも外側にも中性脂肪が蓄積し、それらがいわゆる脂肪毒性を発揮して心筋の収縮力を落としたり、結果的にはリモデリングを起こして線維化をきたして心筋の収縮力が悪くなる　おそらく脂肪酸の利用障害がこの病態にかかわっているのではないか

カルニチン(carnitine)とは？脂肪酸代謝のキープレーヤー

カルニチンは、細胞内で脂肪酸が分解されるとき重要な役割を担います。脂肪酸はエネルギーを取り出すために分解されますが、分解の化学反応が起きる場所は細胞の中にある細胞内小器官ミトコンドリアの内部です。細胞質中において脂肪酸は補酵素Aという物質と結合することでアシルCoA（教科書によっては、脂肪酸アシルCoAと呼ぶ）になりますが、アシルCoAはミトコンドリアの内膜を通過できません。そのため、外膜を通過後、外膜と内膜との間において一度アシルカルニチンに変換されます。内膜上に存在するカルニチンーアシルカルニチンとランスロカーゼの働きによりミトコンドリア内膜を通過してマトリックスへの入ります。マトリックス内で、再びアシルーCoAに変換されます。。マトリックス内で、アシルーCoAは、いわゆるβ酸化という一連の反応を生じます。

カルニチンの存在なくしては、脂肪酸のβ酸化が始まらないわけです。カルニチンは脂肪酸代謝になくてはならない物質なので、逆に、脂肪酸代謝を促すためにカルニチンを摂取するカルニチンサプリの効果が期待出来そうです。

心臓と脂肪酸代謝とカルニチン

1955年、Bingは冠静脈洞内にカテーテルを挿入して冠静脈血と冠動脈血内の代謝物を測定した。その結果、空腹時には心筋のエネルギー源の67％は脂肪酸、１８％はグルコース、１６％は乳酸、残りはアミノ酸とケトン体であった。しかし、糖質の多い食事摂取時にはグルコースが70％、乳酸が30％と糖質でほぼ全エネルギー源が占められる。また急激な運動時には乳酸がエネルギー源の60％を占める。（虚血心筋と脂肪酸代謝　小林明　浜松医科大学第三内科）

心臓は，長鎖脂肪酸をはじめとしてグルコース・乳酸・ケトン体・アミノ酸など多くのエネルギー基質を利用し，また，基質選択が基質の供給状態と病的・生理的状況によりダイナミックに変化する．心臓の代謝応答は，基質濃度・ホルモン・酸素濃度・仕事量により調整され，主として興奮収縮連関に必要なATP（アデノシン三リン酸）を絶え間なく産生するために使われる．健常な心臓では，ATP産生の₆₀︲₇₀％を長鎖脂肪酸に依存する．（心筋エネルギー基質変換の病態生理的意義）

  1. http://www.igaku.co.jp/pdf/1302_tonyobyo-2.pdf

カルニチンが足りなくなってなる病気

  1. カルニチン欠乏症の診断・治療指針 2018
  2. カルニチン　hobab.fc2web.com
  3. 脂肪分解とカルニチン　www3.fctv.ne.jp/~judo

サプリメントとしてのカルニチンの効果

  1. カルニチンCarnitine　厚生労働省『「統合医療」に係る 情報発信等推進事業』

カルニチンの効果

  1. 透析患者へのカルニチン補充は必要か？
  2. 慢性血液透析患者における レボカルニチンの有用性の検討
  3. 心肥大のある透析患者さんにはLカルニチンは効果が発揮しやすい。　　https://www.aaproject.co.jp/alternative/cardiovascular.html
  4. https://d-smile.or.jp/bay/press/wp-content/uploads/2020/07/2015_jsdt_hirabayashi.pdf

カルニチンに関する文献

  1. L- カルニチンの脂肪酸に対する心筋ミトコンドリア保護作用　総説　川崎医療福祉学会誌　Vol. 23　No. 1　2013　27－36
  2. 心筋エネルギー基質変換の病態生理的意義　第53回　河口湖心臓討論会 「主催・提供／日本ベーリンガーインゲルハイム株式会社」

キーワード：カルニチン 効果　カルニチン塩化物とは　カルニチン塩化物　カルニチン 効果なし　カルニチン欠乏　カルニチン ダイエット　カルニチン 透析　カルニチン タイミング　カルニチン欠乏症　カルニチン 食べ物

高校化学の熱化学方程式に出てきた熱エネルギーと、大学で習う内部エネルギー、エンタルピー、エントロピー、ギブスの自由エネルギーとの関係

高校の化学では熱化学方程式というものが出てきて、化学反応式に熱エネルギーの項もあり、方程式を足したり引いたりして最終的な反応を求めると言ったことをやっていた記憶があります。ところが、大学に入るとなぜか熱化学方程式に出会うことは二度とありませんでした。あの熱化学方程式の中に出てきたエネルギーとは、一体何だったのでしょうか。大学の熱化学で習う熱エネルギーとしては、エンタルピー、ギブスの自由エネルギー、ヘルムホルツの自由エネルギーなどがありましたが、これらとの関係はどうなっていたのでしょう。

ヘスの図の表などでは、縦軸の「エネルギー」のところを、「エンタルピー」と書いてもいい。 「だったらエネルギーでもいいのでは？」と思う高校生読者もいるだろう。 なので実際、以前の化学I〜化学II 方式の教科書では「エンタルピー」という用語は用いていない。　‥　欧米の化学者たちは、慣習的に、ヘスの法則の計算で使うエネルギーのことを「エンタルピー」と読んでいる。wikibooks.org

望ましい高校化学 3）　渡辺正氏　入試で定番の「熱化学方程式」がムラ文化の筆頭だろう。日本の大学でも，海外の高校でも，ああいう表記はせず，「反応式」と「エンタルピー変化」を横または縦に並べて書く。

高等学校化学で用いる用語に関する提案（2） 日本化学会　化学用語検討小委員会　見直すべき表現法 4）【現状】日本の高校では，N 2（g）＋3H 2（g）＝2NH 3（g）＋92　kJのような表記を「熱化学方程式」と呼び，発熱を正値，吸熱を負値で表す。【案】（中長期的な視点に立てば）化学反応で出入りする熱は，エンタルピー変化ΔHで表すのが望ましい。【理由・背景】大学の化学熱力学ではΔHを使うため，発熱・吸熱の符号が逆転する。日本の「熱化学方程式」は，古いPauling『一般化学』などの表記を引き継いだものだろうが，いま欧米では高校でもΔHを使い，日本と同じ表記法の教科書は見当たらない。［反応式（N 2（g）＋3H 2（g）→2NH 3（g））とエンタルピー変化（ΔH＝－92　kJ）のセットをthermochemical equation”と呼ぶ］。　エンタルピーを教える手間は増すものの，本件では大学への接続を主眼とするのが望ましい。https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakyoshi/66/9/66_454/_pdf

高校の熱化学方程式のエネルギーの正体は、大学で習うエンタルピー変化のことでした。なお、高校の化学と大学の化学とで教え方に差があると混乱を招くということで、今後はエンタルピーに統一されるようです。

高校化学の熱エネルギーは大学の化学のエンタルピー

さて、なぜ熱化学方程式で出てくる熱エネルギーがエンタルピー変化のことだといえるのでしょうか。そもそもエンタルピーとは何だったかというと定義は、

エンタルピー H=U+pV　（Uは内部エネルギー、ｐは圧力、Ｖは体積）でした。エンタルピー変化ΔHは、ΔH＝ΔＵ＋pΔV+VΔp　これはただの数学。

ここで熱力学の第一法則を思い出すと、内部エネルギー変化は与えられた熱量と加えられた仕事の和でした。すなわち、 ΔＵ=ΔＱ+ΔW

ここで、ΔW = -pΔV ですから、

ΔＵ=ΔＱ-pΔV　これを上のエンタルピー変化の式に代入すると

ΔH＝ΔＵ＋pΔV+VΔp = ΔＱ-pΔV＋pΔV+VΔp = ΔＱ+VΔp

今、定圧過程とすると圧力変化はゼロなのでΔp=0 すなわち　+VΔp 　の項がゼロで、結局、

ΔH＝ΔＱ

となります。高校の熱化学方程式に出てきた熱エネルギーは、定圧という条件が必ず付いていたことと思います。定圧という条件下で、熱化学方程式に出てきた反応熱とはエンタルピーそのものであることが自分でも確かめられました。

反応熱について

高校化学の熱化学方程式は大学ではお目にかからないものと思っていましたが、大学のウェブサイトにも、丁寧でわかりやすい説明がありました。

化学反応や状態変化に伴って出入りする熱エネルギーの量を熱量といい、単位ジュール（記号はJ）であらわす。化学反応に伴って放出または吸収される熱量を反応熱という。通常は、1 molの物質の反応熱を25℃，1気圧（1.013 X 105 Pa）に換算して示す。熱を放出する反応は発熱反応、吸収する反応は吸熱反応である。

たとえば、H2（気体）１モルがO2（気体）0.5モルと反応してH2O（液体）1モルが生じる反応は次のような式で表される発熱反応である。
H2（気）+　½O2（気）=　 H2O（液）+ 286 kJ

また、赤熱した黒鉛と水蒸気の反応は吸熱反応で、一酸化炭素と水素が発生するとともに、131 kJの熱が吸収される。
C（黒鉛）+　H2O（気）=　 CO（気）+　H2（気）− 131 kJ

上の例のように、化学反応式の右辺に反応熱を書き加え、左辺と右辺を等号で結んだ式を熱化学方程式という。熱化学方程式では、反応熱の符号が (＋) のものは発熱反応を，(－) は吸熱反応を表す。https://www.toho-u.ac.jp/sci/biomol/glossary/chem/heat_of_reaction.html

  1. http://fnorio.com/0088thermochemical_equation1/thermochemical_equttion1.html

新学習指導要領

2023（令和５）年度から高校では，新学習指導要領がスタートする。‥　これまで用いられてきた高校化学で，「熱化学方程式」という言葉が姿を消した。「 熱 化 学 方 程 式 」 は ，日本の高校化学だけの特殊ルールであり，高大接続の視点や社会に開かれた教育課程の視点，グローバルの視点から，これまでも改訂の度に，学問領域から強い批判を浴び続けられてきた。https://www.jstage.jst.go.jp/article/jssep/45/0/45_225/_pdf

ギブスの自由エネルギー

発熱反応は、エネルギーが低い状態になるように反応し、余分なエネルギーが熱として放出されるというものです。エネルギーが低いほうにむかう発熱反応は、自然に起こると理解できそうですが、実際には、エネルギーが高いほうにむかう吸熱反応であるにも関わらず、自然に起こる例があります。つまり、エンタルピーは、反応式が右辺に向かうのか左辺に向かうのかを必ずしも教えてくれないのです。反応がどちらに進むかはエンタルピーだけでは決まらず、エントロピーとの差し引きできまります。ΔG=ΔH-TΔS <0 となる反応なら自発的に起こるというわけです。-TΔSは負の符号が頭についていますので、温度Tは必ず正であることを考えると、エントロピー変化ΔSがプラスであれば、この項はマイナスになります。ΔHがかりにプラス（つまり吸熱反応）であっても、項-TΔS と合わせたときに全体がマイナスであれば（すなわちギブスの自由エネルギー変化ΔGがマイナスとなれば）、反応は自発的に起きるというわけです。そんな例があるのかというと、例えば、エタンがエチレンと水素になる反応：

C2H6（気）→ C2H4（気）+ H2（気） ΔH＝137 KJ/mol

この反応は吸熱であるにも関わらず、エントロピーが増大する結果ΔG=ΔH-TΔS <0 が成り立つため自発的に右方向に飯能が進みます。もっと良い例だと思うのが、氷が溶けて水になる反応です。

H2O（固）→ H2O （液） ΔH＝6.0 KJ/mol

ΔG=ΔH-TΔS <0となる条件なら、氷は水になります。ΔHが正なので、反応が右向きに進むためには、-TΔS 　がそれを打ち消すくらいに大きくマイナスに傾かないといけません。個体が液体になるので水分子の自由度が増しますからエントロピー変化は正です。この場合は、温度Tの寄与がわかりやすいと思います。常識的に温度が高いと氷は溶けて水になりますし、温度が0度以下だと氷は溶けません（1気圧で）。T次第で変化が起きるかどうかが、ギブスの自由エネルギーの式から読み取れるというわけです。

参考　https://www.jstage.jst.go.jp/article/jssep/45/0/45_225/_pdf

ヘスの法則

化学反応に伴い生成または吸収する熱すなわち反応熱は反応のはじめと終りの状態のみで決まり，途中の経路には関係 しない．この関係は1840年に多くの反応熱の測定によりHessがみい だした．このHessの法則を利用すると，既知の反応とその反応熱の組み合わせにより、未知の反応の反応熱が求められる．https://chemeng.web.fc2.com/bce/bce_bunb.html

雑感

高校化学での熱化学方程式におけるエネルギーの表記に対しては高大接続の観点から強い批判があったようです。個人的には、「高校化学で習った熱化学方程式に出てきたエネルギーは、大学でならったエンタルピー変化のこと」とさえ教えてもらえれば、それほど混乱させられることもないように思います。高校のときに、文字通り方程式のように扱って、未知の反応の発熱・吸熱エネルギーを計算できて面白いと思いましたし、便利だったと思います。

その他の参考記事

  2. https://note.com/ktom0525/n/n2429f3e7507f

系統看護学講座

医学書院が発行する『系統看護学講座』シリーズの教科書籍タイトル一覧です。看護学部の学生は勉強することが多くて大変ですね。

専門分野

基礎看護学［· 1］··看護学概論
基礎看護学［· 2］··基礎看護技術Ⅰ 2021年改訂
基礎看護学［· 3］··基礎看護技術Ⅱ 2021年改訂
基礎看護学［· 4］··臨床看護総論2022年改訂
地域・在宅看護論［· 1］··地域・在宅看護の基盤2022年新刊
地域・在宅看護論［· 2］··地域・在宅看護の実践2022年新刊
成人看護学［· 1］··成人看護学総論2022年改訂
成人看護学［· 2］··呼吸器
成人看護学［· 3］··循環器
成人看護学［· 4］··血液･造血器
成人看護学［· 5］··消化器
成人看護学［· 6］··内分泌・代謝
成人看護学［· 7］··脳･神経
成人看護学［· 8］··腎･泌尿器
成人看護学［· 9］··女性生殖器
成人看護学［· 10］·運動器
成人看護学［· 11］アレルギー··膠原病··感染症
成人看護学［· 12］·皮膚
成人看護学［· 13］·眼
成人看護学［· 14］·耳鼻咽喉
成人看護学［· 15］·歯・口腔
老年看護学
老年看護·病態・疾患論
小児看護学［· 1］小児看護学概論··小児臨床看護総論
小児看護学［· 2］小児臨床看護各論
母性看護学［· 1］母性看護学概論2021年改訂
母性看護学［· 2］母性看護学各論2021年改訂
精神看護学［· 1］精神看護の基礎2021年改訂
精神看護学［· 2］精神看護の展開2021年改訂
看護の統合と実践［· 1］看護管理
看護の統合と実践［· 2］医療安全
看護の統合と実践［· 3］災害看護学･国際看護学

専門基礎分野

人体の構造と機能［· 1］解剖生理学　2022年改訂
人体の構造と機能［· 2］生化学
人体の構造と機能［· 3］栄養学
疾病のなりたちと回復の促進［· 1］病理学　2021年改訂
疾病のなりたちと回復の促進［· 2］病態生理学
疾病のなりたちと回復の促進［· 3］薬理学　2022年改訂
疾病のなりたちと回復の促進［· 4］微生物学　2022年改訂
健康支援と社会保障制度［· 1］·医療概論　2021年新刊
健康支援と社会保障制度［· 2］公衆衛生
健康支援と社会保障制度［· 3］社会保障・社会福祉　2022年改訂
健康支援と社会保障制度［· 4］·看護関係法令　2022年改訂

基礎分野

物理学
化学
生物学
統計学
社会学
心理学
教育学　2021年改訂
文化人類学　2021年改訂
人間関係論

別巻

臨床外科看護総論
臨床外科看護各論
救急看護学
がん看護学2022年改訂
クリティカルケア看護学
リハビリテーション看護
緩和ケア
家族看護学
栄養食事療法
臨床検査
臨床放射線医学2021年改訂
臨床薬理学
看護史
総合医療論2022年改訂
看護倫理
看護研究
看護情報学2021年改訂
精神保健福祉2022年改訂

参照ページ：https://www.igaku-shoin.co.jp/application/files/3816/3670/0895/2022.pdf）

看護師国家試験出題基準と過去に出題された問題【人体の構造と機能】大項目12．代謝

看護師国家試験過去問題を纏めておきます。

看護師国家試験出題基準
https://www.mhlw.go.jp/stf/houdou/2r9852000002ylby-att/2r985200000311lx.pdf

出題項目は内容的に重複しそうな場合もありますので、実際の項目にこだわらずに関連することは下の分類に纏めておきます。

大項目12．代謝

中項目Ａ．栄養とエネルギー代謝

ａ．栄養所要量

ｂ．基礎代謝

中項目Ｂ．物質代謝

ａ．同化作用と異化作用

ｂ．酵素

ｃ．炭水化物の代謝

第109回午後81　健常な成人において、血液中のグルコース濃度が低下した時に、グルカゴンの働きでグリコーゲンを分解してグルコースを生成し、血液中に放出するのはどれか。 1.　肝臓 　2.　骨格筋 　3.　脂肪組織 　4.　心臓 　5.　膵臓

  1. https://www.tokyo-ac.jp/blog/176145/

ｄ．脂肪の代謝

第102回 午後28問 低値によって脂質異常症と診断される検査項目はどれか。 1.　トリグリセリド 　2.　総コレステロール 　3.　低比重リポ蛋白コレステロール〈LDL-C〉 　4.　高比重リポ蛋白コレステロール〈HDL-C〉

  1. https://www.kango-roo.com/kokushi/kako/detail/772/1

ｅ．蛋白質の代謝

ｆ．核酸の代謝

第109回（2020年度）午前77N02 最終代謝産物に尿酸が含まれるのはどれか。 １．核酸 ２．リン脂質 ３．中性脂肪 ４．グルコース ５．コレステロール

  1. https://nurseful.jp/student/contents/kokushi/kakomon/2020/077
  2. 高尿酸血症・痛風激痛！痛風を予防する「尿酸」って何ですか？　三和化学　核酸の構成成分もプリン体ですので古くなった細胞を分解する新陳代謝の過程でこの核酸からプリン体が出てきます。プリン体は細胞の中にあるものですから，動物・植物いずれの食品からも体内に入ります。これらのプリン体は主に肝臓で分解され尿酸となり，
  3. 核酸は肝臓でつくられる　ドゥノボ合成　アミノ酸やビタミンから新しく核酸をつくる道。肝臓で行われます。サルベージ合成　核酸の分解物を使って合成する道。骨髄や腸粘膜など細胞分裂が激しいところでは優先的に行われます。
  4. プリン体の測定と食事療法への応用　Gout and Uric & Nucleic Acids Vol.43 No.1（2019）

ｇ．ビタミン・ミネラルの代謝

マークス臨床生化学　医学書院　正誤表

マークス臨床生化学は第5版の邦訳（原書は第6版まで出ている）。図書館で借りて読み始めて、説明がとてもわかりやすくしっくり来たので自分で買って読むことにしました。自分が購入したものは邦訳第一版第一刷です。

マークス臨床生化学（邦訳第一版第一刷）　正誤表

4ページ
これらのエネルギー源が細胞でCO2とO2まで酸化される（異化のプロセス）。
誤：O2
正：H2O

大学の生化学の教科書のお勧め 医学部学生向け、看護学部学生向け、栄養学科向け、臨床医学寄り、理学系・化学寄り

大学で学ぶ生化学の教科書として何がおすすめかは、どんな学部・学科で何をどの程度学びたいかによって変わってきます。生化学は文字通り生体物質の化学ですが、ギブスの自由エネルギーなど物理化学の説明をあまり詳しく取り扱っていない生化学の教科書もあります。

  1. 可逆反応か不可逆反応かを決めるものは何か　五十嵐・志村『改訂 生化学』（光生館）はギブスエネルギーや化学平衡、可逆反応・不可逆反応の説明が詳細だと思います。

また、最近の生化学は細胞生物学を取り込んでおり、エネルギー代謝や物質代謝だけでなくかなりの部分を細胞生物学（細胞分裂、遺伝子発現、細胞内情報伝達機構、最近のライフサイエンステクノロジー）に割いているものを多くなっています。

分量でいうと、大学の標準的な教科書を想定した２００～３００ページ程度のものと、網羅的に解説した６００～１０００ページ程度のものに二分されます。

看護学部の学生向けの生化学の教科書

畠山 鎮次『人体の構造と機能〈2〉生化学』 第14版 (系統看護学講座 専門基礎分野)  2019/1/8　医学書院 13版（2014/1/6 三輪 一智）とは著者が変わり、内容も一新されているようです。最近の生化学の教科書の傾向として、代謝回路などの古典的な生化学の範囲が３分の２くらいでのころ３分の１は細胞内情報伝達機構なども含めた細胞生物学の内容になっていると思います。

石堂一巳『生化学』 (看護学テキストNiCE) 2021/12/23 南江堂　158ページ

 

栄養学科の学生向けの生化学の教科書

教科書をパラパラと見てみると、看護学部の学生向けに書かれた生化学の教科書よりも、栄養学科の学生向けに書かれた生化学のほうが内容が一段詳細のようです。各出版社からそれぞれ200ページ前後の大学の講義で使われていそうな標準的な教科書が出版されています。生化学は知識の量が膨大で何を覚えればいいのか途方に暮れる科目ですが、管理栄養士国家試験で出題される内容と割り切ってしまえば、目標が明確になって頑張れるでしょう。教科書は古くから出版されていますが、ここ10年くらいの本を紹介します。

生化学・基礎栄養学

小林美里 ほか『生化学・基礎栄養学 第3版』 (栄養科学ファウンデーションシリ―ズ） 2022/9/9 池田 彩子, 石原 堅固,　2022/9/9　朝倉書店 192ページ　第2版（2017/9/25）を図書館で借りて読みましたが、管理栄養士国家試験に出題された部分が教科書の本文中に示されており（回と問題番号）、何回も出題されている重要箇所も一目でわかりますので、勉強する際にメリハリがついてよいと思います。2色刷り（ピンクの濃淡だけ）で、図などはカラーではありません。

生化学

佐々木康人, 薗田勝, 中村彰男　『生化学』 第5版　(サクセス管理栄養士・栄養士養成講座) 2021/8/31 一般社団法人 全国栄養士養成施設協会 (監修), 公益社団法人 日本栄養士会 (監修), 第一出版; 179ページ　直近5回の管理栄養士国家試験で出題された語句や内容について、出題番号を併記。

生化学

薗田 勝 (編集)『生化学　第３版』 (栄養科学イラストレイテッド)  2017/12/14 　羊土社　‎ 256ページ

生化学: 人体の構造と機能及び疾病の成り立ち

石堂 一巳, 福渡 努 　編『生化学: 人体の構造と機能及び疾病の成り立ち 』(健康・栄養科学シリーズ)  2019/9/25 南江堂　311ページ

生化学: 人体の構造と機能及び疾病の成り立ち

福田 満『生化学(第2版): 人体の構造と機能及び疾病の成り立ち』 (新食品・栄養科学シリーズ)  2012/4/11 化学同人　187ページ

栄養生化学　人体の構造と機能

加藤 秀夫, 中坊 幸弘, 宮本 賢一　『栄養生化学　人体の構造と機能』 (栄養科学シリーズNEXT)  2012/4/3 講談社　192ページ

生化学

大塚 譲, 藤原 葉子, 本田 善一郎, 脊山 洋右『生化学』(新スタンダード栄養・食物シリーズ2) 2014/3/28 東京化学同人　242ページ

 

医療関係学部向けの生化学の教科書

Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry　649ページ　April 20, 2021

生化学は我々の体がどうやって栄養となる物質を利用して体を作り、エネルギーを取り出し、信号となる物質を作っているかです。また体の中の化学物質をどうやって変換したり除去したりするかです。生化学は暗記すべき膨大な知識のリストではなく、コンセプトとして勉強する必要があります。

 

医学部の学生向けの生化学の教科書

マークス

Michael A. Lieberman PhD, Alisa Peet MD『Marks’ Basic Medical Biochemistry: A Clinical Approach』 6th edition 2022/7/14 1123ページ　（5th Edition　June 13, 2017）

医学部の学生向けに書かれた生化学の教科書。本文の言葉による説明が非常に明解で、頭に入ってきやすいです。読み物として読むのが楽しい本。

■ 生化学を人間の健康と疾患に結びつける、豊富な患者エピソード
■ 患者の症状や徴候を解説するClinical Notes(臨床ノート)、および生化学を診断時の臨床検査に関連づけるMethod Notes(メソッド・ノート)
■ 生化学的動態を治療オプションや患者アウトカムと関連づけるClinical Comments(臨床的解説)

邦訳：マークス臨床生化学横溝岳彦・訳　髙陽堂書店

ハーパー

Harper’s Biochemistry (Harper’s Illustrated Biochemistry)  2022/9/7 Ph.D. Kennelly, Peter J. , Ph.D. Botham, Kathleen M. , Ph.D. Mcguinness, Owen P., Ph.D. Rodwell, Victor W. , Ph.D. Weil, P. Anthony 　802ページ（アマゾン商品サイト）　第32版が2022年に発行されています。

Harper’s Illustrated Biochemistry Paperback – Illustrated, 31st Edition　May 28, 2018　ハーバーの生化学 第31版！です。777ページ。

 

理学部向けの生化学の教科書

LibreTexts

Biochemistry LibreTexts これはウェブ教科書でPDF版も用意されていますが、紙での出版はないようです。

  1. Fundamentals of Biochemistry (Jakubowski and Flatt)　https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Biochemistry/Fundamentals_of_Biochemistry_(Jakubowski_and_Flatt)
  2. Fundamentals of Biochemistry Vol. II – Bioenergetics and Metabolism　https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Biochemistry/Fundamentals_of_Biochemistry_(Jakubowski_and_Flatt)/02%3A_Unit_II-_Bioenergetics_and_Metabolism　これは原理的な説明が明解で、頭に入りやすいと思いました。自分は愛読しています。

ストライヤー生化学

ヴォ―ト生化学

化学者と生化学舎の夫妻による生化学の教科書で、医学の理解の助けになる事柄にもけっこう言及しています。膜輸送(membrane transport）のチャプターもあるのは特徴的。問題も豊富に盛り込んであって、読むだけでなく理解することを重視した教科書。複雑な生化学の反応式も、カラーで見やすく描かれていて、いい教科書だと思います。読む気が起きる教科書。といっても、ヴォート基礎生化学 第５版　東京化学同人　A4変の大きさで、792ページもあるんですね。他の大著よりは少し薄いのですが。

 

そのほか

Lee W. Janson, Marc Tischler『The Big Picture: Medical Biochemistry (Lange the Big Picture)』February 17, 2012

Gerhard Meisenberg PhD『Principles of Medical Biochemistry』2016/12/12

Thomas M. Devlin編『Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations』 (Edition 7)　1240ページ　ISBN-13 ‏ : ‎ 978-0470281734

V. S. Ghalaut, A. Sachdeva 『Clinical Biochemistry: Questions and Answers June 30, 2015 』質問と答え、という論述形式のテストみたいな構成なので、自分がどれだけこたえられるかというチャレンジになっていてよい。

Robert H. Glew, Miriam D. Rosenthal 編『Clinical Studies in Medical Biochemistry』3rd Edition　392ページ

Peter Rae, Mike Crane, Rebecca Pattenden『Clinical Biochemistry (Lecture Notes)』 October 2, 2017　疾患ごとの解説になっていてかなり臨床寄りの内容。

生化学の授業動画YOUTUBE

MIT OpenCourseWare チャンネル登録者数 389万人

Matthew Vander Heiden

Dave Farina

Dave Explains チャンネル登録者数 200万人

  1. Introduction to Biochemistry

Jeffrey A Tibbitt チャンネル登録者数 4830人

  1. BIOCHEM Lec 1: Ch 1 – Matter – Natural vs. Synthetic 2020/08/25 Jeffrey A Tibbitt

脳波の活用：ブレイン・マシン・インターフェイス（BMI)、脳波認証

脳波への筋電、眼電の混入
「倫理の空白　理工学研究室」 学生編

脳波認証の可能性

Examination and It’s Evaluation of Preprocessing Method for Individual Identification in EEG　画像刺激時の脳波を利用した生体認証システムを提案しました。同時に、認証システムにおける前処理（デジタルフィルタ、アーティファクト対策、エポック）の方法を検証するために、認証技術の精度性能の目安となるEER（Equal Error Rate：等価エラー率）の値を用いて、認証精度の変化を評価しました。その結果、提案した前処理を行うことで、認証精度が向上することがわかりました。（脳波を用いたバイオメトリクス認証の研究により認証精度や利便性を向上。中沢研究室を中心とする研究グループの論文が情報処理学会「論文賞」を受賞。情報処理学会ジャーナル544編のうちの7編として選定される。–金沢工業大学 2021年06月17日 14：05　Digital PR Platform）

Keiichi Kitajo, Takumi Sase, Yoko Mizuno, Hiromichi Suetani、 Consistency in macroscopic human brain responses to noisy time-varying visual inputs doi: https://doi.org/10.1101/645499 bioRxiv 2019　脳波コンシステシー特性に着目したヒトの個人認証、および、個人特性と内部状態の推定 生理学研究所・教授 北城 圭一　2021年度 研究シリーズ　NINS 自然科学研究機構　産学連携室

金沢工業大学の研究グループは、画像刺激を用いた脳波解析による生体認証で、98％の個人認証精度を実現したと発表した。（「念ずれば開く」金沢工業大、脳波認証で98％の認証精度を達成 2018年09月05日 12時01分更新　ASCII.jp x ビジネス）

2016年4月ニューヨーク州立大学ビンガムトン校の研究グループは、脳波を使って100％の精度で個人認証できる技術を開発した、と発表しました。実験では、50人の被験者にヘッドセットを装着し、ピザ・ボート・アンハサウエイ等多岐にわたる500枚の画像を見せ、その脳波を測定しました。事象関連電位（ERP）に着目したところ、各画像に対して各個人が異なる固有の波形を示し、100％の精度で識別できた、とのことです。（パスワードに代わる脳波認証とは？2018/04/14　株式会社セシオス）

外部からの刺激に反応して生じる脳波に個人差があることに着目。瞬間的な画像で潜在意識を刺激する「サブリミナル」という手法を利用し、２０人を対象に実験した。映像を見ている途中で１０００分の８秒だけ別の画像を見せたところ、左脳の前頭前野などで特定の周波数の脳波に顕著な個人差が表れ、７５％程度の確率で個人を特定できた。‥　研究チームの中西功教授（電気電子工学）は「継続的で邪魔しないというのは、生体認証が最も威力を発揮する用途だ」と話す。（脳波で「個人認証」　ハイジャック防止に応用も　鳥取大で実験 2017/8/18 06:00　産経新聞）

脳波個人認証のための特徴抽出．石川由羽,吉田智奈美，高田雅美，城和貴，　情報処理学会研究報告 Vo l . 2 0 1 4-MPS-97 No.20 2014/3/4：閉眼・安静時に好きな歌や好きなスポーツなどをイメージしている時の脳波をθ波からγ波帯域をいくつかの領域に分割し，それぞれのパワースペクトル平均を特徴量として，EERを評価と した結果，16チャンネル5タスクの組み合わせによって，EERが最小3.8%となった研究

脳波から求めた複数特徴量の組み合わせによる生体認証．石川由羽,西畑かおり,高田雅美,城和貴，　情報処理学会論文誌数理モデル化と応用Vo l . 1 0 N o . 1 2 3-32(Mar. 2017)：閉眼・安静時の登録者，侵入者の脳波から複数特徴量を組み合わせることによってより最適な識別器の生成を行い，EERを評価した結果，EERが0.52%となった研究

脳波による個人認証の研究 —分割周波数帯域でのEEGスペクトルの1vs1SVMでの認証— 吉川拓也，福田紘尚，中西功，李仕剛 　電子情報通信学会バイオメトリクス研究会資料 Proceedings of Biometrics Workshop BioX2013-8 (2013-08)：画像刺激によって得られる事象関連電位を利用して，EEGの周波数帯域を複数の領域に分割し，各周波数帯域で認証率が高いものを用いて，SVMによる認証実験の結果をEERで評価し，EERが31%となった研究

脳波のウェーブレット解析を用いた個人認証の研究 平岡 基1・靏 浩二 大分工業高等専門学校紀要 第50号 (平成25年11月)

平成２４年度鳥取大学ビジネス交流会（大阪地区）　脳波や人体伝搬信号による利用者の継続的な認証　鳥取大学 工学研究科中西 功

Marcel, S. and Millan, J. D. R., “Person Authentication Using Brainwaves(EEG) and Maximum A Posteriori Model Adaptation”, Pattern Analysis and Machine Inteligence, IEEE Trans., vol.29, p.743-752(2007)

Paranjape, R. B., Mahovsky, J., Benedicenti, L. and Koles’, Z., “The electroencephalogram as a biometric”, Proc. Canadian Conf. Electrical and Computer Engineering, p.1363-1366(2001).

Poulos, M., Rangoussi, M., Chrissikopoulos, V. and Evangelou, A., “Person identification based on parametric processing of the EEG”, Electronics, Circuits and Systems, 1999. Proceedings of ICECS ’99. The 6th IEEE International Coference, p.283-286(1999).