アミノ酸とヌクレオチドの大きな違いは、アミノ酸がタンパク質の構成要素であるのに対して、ヌクレオチドは核酸の構成要素であることだ。

高分子は、モノマーが重合してできた大きな分子である。植物を含む生体内では、核酸（DNAやRNA）、タンパク質、脂質、糖質などが代表的な高分子である。さまざまな高分子の中でも、タンパク質と核酸は、生物の生存に不可欠なものです。アミノ酸はタンパク質、ヌクレオチドは核酸の構成要素である。どちらも有機分子であり、細胞内に高濃度で存在する。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. アミノ酸とは 3. ヌクレオチドとは 4. アミノ酸とヌクレオチドの類似点 5. 横並び比較 - アミノ酸とヌクレオチドの表形式 6. 総括

アミノ酸は何ですか？

アミノ酸はタンパク質を構成する最も単純な単位である。アミノ酸は20種類ほどあります。すべてのアミノ酸は-COOHと-NH2基を持ち、a-Hは炭素結合で結ばれている。炭素は不斉炭素であり、α-アミノ酸は生物学上最も重要である。d-アミノ酸はタンパク質に含まれず、高等生物の代謝には含まれない。しかし、下等生物の構造や代謝に重要なものもいくつかある。アミノ酸の種類によって異なる最も単純なアミノ酸はグリシンである。アミノ酸は、R基によって脂肪族、芳香族、非極性、極性、正電荷、負電荷、極性非電荷に分類される。

図01: アミノ酸

アミノ酸は、タンパク質を構成する成分です。2つのアミノ酸が結合してジペプチドを形成するとき、一方のアミノ酸のNH2基と他方のアミノ酸のCOOH基の間に水分子が形成され、ペプチド結合が形成される。何千ものアミノ酸がこのように長いペプチドに凝縮され、それがタンパク質に折り畳まれるのです。

ヌクレオチドは何ですか？

ヌクレオチドは、DNAとRNAという2つの重要な高分子の構成要素である。生物の遺伝物質であり、遺伝的特性を世代を超えて伝える役割を担っている。さらに、細胞機能の制御や維持にも重要な役割を担っています。この2つの高分子以外にも、重要なヌクレオチドが存在する。例えば、ATP（アデノシン三リン酸）やGTPはエネルギー貯蔵に重要であり、nADPやFADは補助的な役割を果たすヌクレオチドである。CAM（環状アデノシン一リン酸）に似たヌクレオチドは、細胞のシグナル伝達に重要な役割を担っています。

ヌクレオチドは、五炭糖分子、窒素塩基、リン酸基の3つの成分から構成されている。ヌクレオチドは、五炭糖分子の種類、窒素塩基の数、リン酸基の数によって違いがある。例えば、DNAではデオキシリボ核酸がデオキシリボースを含み、RNAではリボ核酸がリボースを含む。

また、窒素塩基には、ピリジンとピリミジンという2つの大きなクラスがあります。ピリミジンは、1位と3位に窒素を含む、より小さな複素環の芳香族6員環である。シトシン、チミン、ウラシルはピリミジン塩基の一例である。プリン塩基はピリミジン塩基よりはるかに大きい。複素環の芳香族に加え、イミダゾール環が縮合している。アデニンとグアニンは2つのプリン塩基である。

図02：ヌクレオチド

DNAやRNAでは、相補的な塩基同士が水素結合を形成している。アデニンはチアミンまたはウラシルと2つのH結合を形成し、グアニンはシトシンと3つのH結合を形成している。リン酸塩は、糖の5位の炭素の-OH基と結合している。リン酸化核酸には通常1つのヌクレオチドが存在する。しかし、ATPのような他のヌクレオチドでは、リン酸基が2つ以上存在する。

アミノ酸とヌクレオチドの共通点

• アミノ酸とヌクレオチドは、2つの大きな分子のモノマー、つまり最も単純な単位である。
• また、同じ分子同士を結合してポリマーを形成することができる。
• しかも、非常に重要な分子である。
• また、各モノマーは数種類あり、アミノ酸は20種類、ヌクレオチドは数種類存在する。
• また、いずれもC、H、O、Nの原子を含む。

アミノ酸とヌクレオチドの違い

アミノ酸はタンパク質分子のモノマーであり、ヌクレオチドは核酸のモノマーである。これが、アミノ酸とヌクレオチドの決定的な違いです。アミノ酸はC、H、N、O、S原子を持ち、ヌクレオチドはC、H、N、O、P原子を持つ。このように、ここもアミノ酸とヌクレオチドの違いと言えます。また、アミノ酸はCOOH、NH2、R基を持つが、ヌクレオチドは五炭糖、窒素基、リン酸基を持つ。

以下は、アミノ酸とヌクレオチドの違いについてのインフォグラフィックです。

概要 - アミノ酸 vs. ヌクレオチド

さまざまな高分子があります。このうち、タンパク質と核酸が最も重要である。タンパク質は多くの細胞機能を担い、核酸は生物のゲノムを形成している。構造的には、アミノ酸はタンパク質の構成要素である。一方、ヌクレオチドは、核酸であるDNAやRNAの構成成分である。これが、アミノ酸とヌクレオチドの決定的な違いです。さらに、アミノ酸分子はCOOH、NH2、R基を持つが、ヌクレオチドはペントース、窒素、リン酸基を持つ。したがって、この点もアミノ酸とヌクレオチドの大きな違いである。

引用

1.ヌクレオチド、ニューロイメージング、Academic Press.ここでは、2Reddy, Michael K. "Amino acids", Encyclopædia Britannica, 30 October 2018, available here 2Reddy, Michael K. "Amino acids", Encyclopædia Britannica, 30 October 2018, available here.ブリタニカ百科事典、百科事典、ブリタニカ、2018年10月30日号