

高岡智則
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はじめに
このページでは、極性アミノ酸とは何かを、中学生でも読めるやさしい日本語で丁寧に解説します。身の回りの生物の体内でどう役立っているのかを、難しい用語を避けてつかんでもらえるようにします。
極性アミノ酸とは?
極性アミノ酸とは、側鎖(アミノ酸のわきの部分)が水と強く結びつきやすい性質を持つアミノ酸のことです。これに対して、側鎖があまり水と結びつかない非極性アミノ酸もあります。たとえば、水に溶けやすい性質を持つのは極性アミノ酸で、タンパク質が水の中で折りたたまれるときに重要な役割を果たします。体の中では、水分の多い環境での相互作用や、酵素の活性部位の作動、膜を横切るときの動きなどに関与します。
なぜ「極性」が大事なのか?
タンパク質は、長いアミノ酸の鎖が折りたたまれてできる複雑な分子です。鎖の一部には水とよく相互作用する極性の部分があり、他の部分には水と相性が悪い非極性の部分があります。この組み合わせが、タンパク質の形(立体構造)を決め、機能を左右します。極性アミノ酸は水と相互作用しやすいので、タンパク質の中で水分を保つ役割や、化学反応を起こす部位を作るのに重要です。また、細胞が酸性・アルカリ性の環境に変化しても、極性の性質はタンパク質の安定性に影響します。
極性アミノ酸と非極性アミノ酸の違い
以下の表は、極性アミノ酸と非極性アミノ酸の特徴と代表的な例を簡単に比べるためのものです。中学生にも分かるように、専門用語を最小限にしています。
| カテゴリ | 代表的なアミノ酸 | 特徴 |
|---|---|---|
| 極性(荷電) | Asp、Glu、Lys、Arg、His | 水にとても溶けやすく、常に荷電していることが多い |
| 極性(非荷電) | Ser、Thr、Asn、Gln、Tyr、Cys | 水と結びつきやすいが、荷電していない場合が多い |
| 非極性 | Ala、Val、Leu、Ile、Met、Phe、Trp | 油に溶けやすく、疎水性が強い |
体の中での役割
極性アミノ酸は、蛋白質の内外で水分と関わる場所に配置されやすく、酵素の活性部位を形作ることがあります。水に関係する部位を作ることで、化学反応の仕組みを整え、タンパク質が正しく働くようにサポートします。反対に非極性アミノ酸は、タンパク質の内部で固く折りたたまれる「コア」を作ることが多く、タンパク質の安定性を高める役割を果たします。
まとめ
今回は、極性アミノ酸とは何か、どんな特徴を持つのか、そして非極性アミノ酸との違いについて、基本を中学生にも分かる言葉で解説しました。実際の生物では、極性アミノ酸と非極性アミノ酸が適切に配置されることで、タンパク質が正しく折りたたまれ、機能を果たします。これを知ると、体のしくみをより身近に感じられるようになります。
極性アミノ酸の同意語
- 極性アミノ酸
- 側鎖に極性基を持つアミノ酸の総称。水に溶けやすく、非極性アミノ酸と異なる性質を示します。
- 親水性アミノ酸
- 水と良く相溶する性質を持つアミノ酸で、極性アミノ酸の別名として広く用いられます。
- 極性側鎖を有するアミノ酸
- 側鎖に–OH、–NH2、–SH、–CONH2 などの極性基を持つアミノ酸のこと。Ser、Thr、Asn、Gln、Cys、Tyr、Lys、Arg、His、Asp、Glu などが代表例です。
- 水溶性アミノ酸
- 水に溶けやすい性質をもつアミノ酸の総称。一般に極性アミノ酸と同義で使われます。
- 荷電性アミノ酸
- 正電荷または負電荷を帯びるアミノ酸。生理的pHで帯電するものを指し、極性アミノ酸の一部として扱われることが多いです。代表例には Lys、Arg、His、Asp、Glu などがあります。
極性アミノ酸の対義語・反対語
- 非極性アミノ酸
- 極性を持たず、分子全体が水に溶けにくい性質のアミノ酸。脂質と相互作用しやすく、タンパク質の内部に多く見られる。代表例としてグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファンなどが挙げられます。
- 疎水性アミノ酸
- 水を避ける性質を持つアミノ酸の総称。極性を示さず水に溶けにくく、細胞膜の脂質層など疎水性環境で安定します。非極性アミノ酸とほぼ同義で使われることが多いです。
- 無極性アミノ酸
- 極性をほとんど持たないアミノ酸の表現。非極性アミノ酸と同義で使われることが多い言い方です。
極性アミノ酸の共起語
- 非極性アミノ酸
- 極性をもたない疎水性のアミノ酸群。主にタンパク質の内部に位置する。
- 水溶性
- 水に溶けやすい性質。極性アミノ酸は水和を受けやすく、細胞内の液体に分布しやすい。
- 水素結合
- 水素原子と電気陰性原子の間に形成される結合。極性のあるアミノ酸の相互作用とタンパク質の安定性に重要。
- イオン性
- 電荷を帯びた状態で存在する性質。生理的pHでの挙動に影響する。
- 正電荷
- 正の電荷を帯びる側鎖のアミノ酸(例:リジン、アルギニン、ヒスチジン)。
- 負電荷
- 負の電荷を帯びる側鎖のアミノ酸(例:アスパラギン酸、グルタミン酸)。
- 等電点
- 全体の電荷が0になるpH。極性アミノ酸の等電点は側鎖の性質で左右される。
- アミノ基
- NH2などの官能基。極性を決定づける基本的機能基。
- カルボキシル基
- COOHなどの官能基。酸性度と溶解性を高める。
- 酸性アミノ酸
- 側鎖が酸性で、-1の電荷を取りやすい。代表例はアスパラギン酸、グルタミン酸。
- 塩基性アミノ酸
- 側鎖が塩基性で、正電荷を帯びやすい。代表例はリジン、アルギニン、ヒスチジン。
- セリン
- 側鎖にヒドロキシル基を持つ極性アミノ酸。
- トレオニン
- セリンと同様にヒドロキシル基を持つ分岐性の極性アミノ酸。
- アスパラギン
- 側鎖にアミド基を持つ極性アミノ酸。
- グルタミン
- アスパラギンの隣のアミノ酸。極性の長い側鎖を持つ。
- システイン
- 硫黄を含む極性アミノ酸。ジスルフィド結合の形成にも関与する。
- ヒスチジン
- pH依存で正電荷になり得る、芳香族の塩基性アミノ酸。
- リジン
- 正電荷を強く帯びる基本的アミノ酸。
- アルギニン
- 非常に強い正電荷を持つ基本的アミノ酸。
- アスパラギン酸
- 負電荷を持つ酸性アミノ酸。
- グルタミン酸
- 負電荷を持つ酸性アミノ酸。
- チロシン
- 芳香族で極性を持つアミノ酸。水素結合を介して反応しやすい。
- ペプチド結合
- アミノ酸をつなぐ結合。極性の有無に関わらずタンパク質の基本構造を作る。
- タンパク質構造
- 極性アミノ酸の分布が立体構造(一次/二次/三次/四次構造)や機能に影響する。
- 親水性
- 水と相互作用しやすい性質。極性アミノ酸は通常親水性が高い。
- 疎水性
- 水と相互作用しにくい性質。極性の反対。
極性アミノ酸の関連用語
- 極性アミノ酸
- 側鎖に極性基を持ち、水と馴染みやすいアミノ酸。中性の極性アミノ酸と、荷電を帯びる酸性・塩基性の極性アミノ酸に分かれます。
- 非極性アミノ酸
- 側鎖が疎水性で水に溶けにくく、タンパク質の内部に多く存在します。
- 酸性アミノ酸
- 側鎖に負の電荷を生むカルボキシル基を持ち、生理的pHで負電荷を帯びやすい。例:アスパラギン酸、グルタミン酸。
- 塩基性アミノ酸
- 側鎖に正の電荷を生むアミノ基を持ち、生理的pHで正電荷を帯びる。例:リジン、アルギニン、ヒスチジン。
- 中性極性アミノ酸
- 側鎖が極性だが電荷を帯びていないもの。例:セリン、トレオニン、アスパラギン、グルタミン、システイン、チロシン。
- セリン
- 側鎖に –OH 基を持ち、水素結合の供与・受容が可能。水溶性が高く、タンパク質表面や活性部位で重要。
- トレオニン
- セリンと同様に –OH 基を持つが分岐した側鎖を有。水和性が高い。
- アスパラギン
- 側鎖にアミド基 –CONH2 を持ち、水とよく溶ける極性アミノ酸。
- グルタミン
- アミド基 –CONH2 を持ち、長い極性側鎖で水に溶けやすい。
- システイン
- 側鎖に –SH 基を持ち、酸化してジスルフィド結合を形成することがある。
- チロシン
- フェノール性の –OH 基を持つ極性アミノ酸。芳香族環を含むが極性基で水と関わりやすい。
- アスパラギン酸
- 側鎖にカルボキシル基を持ち、負の電荷を帯びる。
- グルタミン酸
- 側鎖にカルボキシル基を持ち、負の電荷を帯びる。
- リジン
- 長い側鎖に正の電荷を帯びるアミノ基を持つ。
- アルギニン
- 長い側鎖にグアニジニウム基を持ち、正電荷を帯びることが多い。
- ヒスチジン
- イミダゾール環を持ち、pH7付近で正電荷を帯びることがある。
- 等電点
- 分子の全電荷が0になるpHのこと。アミノ酸の種類や側鎖によって異なります。
- 水和性
- 水と溶けやすい性質。極性アミノ酸は水和性が高く水溶性も高い。
- 水素結合
- 極性基が水素を介して結合する力。タンパク質の立体構造安定に寄与します。
- 官能基
- 側鎖にある特定の化学基の総称。例:–OH、–NH2、–COOH、–SH、–CONH2 など。
- 表面配置の傾向
- タンパク質の表面には極性・荷電アミノ酸が多く、内部には非極性が集中する傾向があります。
- 側鎖のpKa
- 酸性アミノ酸の側鎖pKaは約3–4、塩基性アミノ酸の側鎖pKaは約6–12程度です。



















