高校化学
Unit 23
天然高分子
デンプンとセルロースは同じグルコースの重合体なのになぜ性質が違う？天然高分子の構造と生体での役割を整理しよう。
🍬 糖類🧬 タンパク質🔬 核酸
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糖類（単糖・二糖・多糖）
糖類（炭水化物）は一般式（CH₂O）ₙ の生体分子。単糖（グルコース・フルクトース・ガラクトース）が基本単位で、2分子が結合したものが二糖、多数が重合したものが多糖。
🍬 主要な糖類の比較
| 名称 | 分類 | 分子式 | 性質・特徴 |
|---|---|---|---|
| グルコース | 単糖 | C₆H₁₂O₆ | 還元性あり（フェーリング陽性）；六員環（α・β型） |
| フルクトース | 単糖 | C₆H₁₂O₆ | グルコースの異性体；最も甘い糖 |
| スクロース（砂糖） | 二糖 | C₁₂H₂₂O₁₁ | グルコース+フルクトース；還元性なし |
| マルトース（麦芽糖） | 二糖 | C₁₂H₂₂O₁₁ | グルコース×2；還元性あり |
| セルロース | 多糖 | (C₆H₁₀O₅)ₙ | β-グルコースの重合体；植物の細胞壁 |
| デンプン | 多糖 | (C₆H₁₀O₅)ₙ | α-グルコースの重合体；ヨウ素で青紫色 |
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タンパク質とアミノ酸・核酸
アミノ酸は−NH₂ と−COOH を同一炭素にもつ両性化合物で、タンパク質の基本単位。アミノ酸どうしがペプチド結合（−CO−NH−）で連なったものがタンパク質。核酸（DNA・RNA）は塩基・糖・リン酸からなるヌクレオチドが重合した高分子。
🔬 タンパク質の性質・検出反応
| 反応・性質 | 内容 |
|---|---|
| ビウレット反応 | タンパク質 + NaOH + CuSO₄ → 赤紫色（3個以上のペプチド結合） |
| ニンヒドリン反応 | アミノ酸・タンパク質 + ニンヒドリン試薬 → 青紫色 |
| キサントプロテイン反応 | 芳香環をもつアミノ酸（チロシン・フェニルアラニン） + 濃HNO₃ → 黄色 |
| 変性 | 加熱・強酸・強塩基・有機溶媒で立体構造が壊れる（ゆで卵が戻らない理由） |
✅ この単元のまとめ
- グルコース：六員環（α・β型）；還元性あり；フェーリング・銀鏡陽性
- デンプン：α-グルコース重合体；ヨウ素で青紫；アミラーゼで加水分解
- セルロース：β-グルコース重合体；植物細胞壁；硝酸エステル（火薬）
- アミノ酸：両性化合物（等電点でイオン状態が変わる）
- ペプチド結合：−COOH + H₂N− → −CO−NH− + H₂O（縮合）
- タンパク質の検出：ビウレット（赤紫）・ニンヒドリン（青紫）・キサントプロテイン（黄）
- 核酸：DNA（二重らせん・デオキシリボース）・RNA（一本鎖・リボース）
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