生命を知るための基礎化学

生命を知るための基礎化学

分子の目線でヒトをみる
著者名 川井 正雄
発行元 丸善出版
発行年月日 2012年03月
判型 B5 257×182
ページ数 192ページ
ISBN 978-4-621-08504-2
Cコード 3043
ジャンル 化学・化学工学 >  化学一般・基礎化学 >  基礎化学
生物・生命科学 >  生化学・分子生物学

内容紹介

生命を知り、私たち自身を理解することを目的とした基礎化学の教科書。 まず、原子、分子、イオンについての基礎を学びながら、化学のみならず基本的な科学の知識を身につけ、次に生体を特徴づける重要な分子について知り、それらの知識をもとに生命の営みを学ぶ。 化学を楽しんで学べるように、各テーマにごとに、本文の理解を助けるユニークなコラムを100以上も配置しているのも本書の大きな特色。

目次

第1編 分子の基礎
1章 水 ― 身近にして奥深い存在
1.1 はじめに — 宇宙から水分子まで
コラム1A 長さの単位 — 大きい数と小さい数
1.2 生命と水 — 地球と海
コラム1B 分子は小さい — 太平洋に散った盃の水の行方?
コラム1C 体積の単位 — 暮らしに残る尺貫法
1.3 液体の水 — すし詰めでうごめく水分子
1.4 気体の水 — 水蒸気は高速飛行の水分子
コラム1D ぺしゃんこのペットボトル— 劇的な体積変化
1.5 湿度 — 空気中の水分子
コラム1E インフルエンザの流行と感想 — 微生物と湿度
1.6 固体の水 — 氷は水分子が整列した結晶
コラム1F 極寒を生き抜く水中の生物 — 水の体積変化の妙
コラム1G 恐怖のDHMO — あなたならどうする?
2章 原 子 ― 分子を構成する基本的パーツ
2.1 原子の構造 — 原子核プラス核外電子
コラム2A 自然はシンプル — 元素と原子
2.2 原子番号と元素記号 — 元素の性質は核外電子で決まる
2.3 元素の周期表 — 原子番号と元素の性質の関係
コラム2B 漢字の国の周期表 — 部首でわかる元素の分類
2.4 原子核は陽子プラス中性子 — 同位体は中性子数が違う
コラム2C 質量と重さ-どこが違うの?
コラム2D SFの世界が医療の現場に — PET検査はプラスの電子
2.5 不安定な同位体 — 放射線を出して壊変
コラム2E 放射性物質と放射線量 — ベクレル,シーベルト
コラム2F 内部被ばくはなぜ怖い? — ヨウ素剤で抑える131Iの侵入
2.6 物質量モル — 多数をまとめてダース・グロスの原子版
2.7 原子量 — 元素1モルの質量
コラム2G 錬金術師は化学の恩人 — “元素は不変”への挑戦
3章 分子― 原子がつくるオブジェ
 3.1 水素分子の成り立ち — 電子対が原子をつなぐ
 3.2 メタン分子の形 — 海岸のテトラポッド
 3.3 水分子の成り立ち — シルエットはミッキーマウス
 3.4 氷の中の水分子 — 水素結合が配列を支配
コラム3A 雪も水の結晶 — 美しい形も道徳とは無縁
 3.5 アンモニア分子 — カメラの三脚の形
コラム3B 分子の進化 — 生命の起源へのお膳立て
 3.6 エタン分子 — 炭素-炭素結合が回転
 3.7 エタノール — アルコールの代表格
コラム3C エタノールに変わりがあるじゃなし? — 燃える前から同じもの
 3.8 エチレン — 平たい二重結合分子
コラム3D エチレンの意外な一面 — 植物ホルモン
 3.9 アセチレン — 棒状の三重結合分子
コラム3E アセチレンは“歩きなさい!”— アルキン分子
4章 イオン ― 電気を帯びた原子や分子
 4.1 陽イオンと陰イオン — プラス/マイナスをもつ粒子
 4.2 イオンの成り立ち — 電子が足りない! 電子が多い!
コラム4A “マイナスイオン”— 非科学的な存在?
 4.3 食塩の結晶 — 陽イオンと陰イオンの整列
コラム4B 砂糖と塩 — 身近で純粋な“さしすせそ”の“さ”と“し”
 4.4 塩の構成 — 周期表からわかること
 4.5 金属と金属イオン — 性質はまったく異なる
コラム4C “卑貴”こもごもの金属 — イオン化しにくいものが高価
 4.6 水分子もイオン化している — ごくわずかだけど
コラム4D 体脂肪計 — はかるのは電気のとおりやすさ
 4.7 塩酸と酢酸 — 身近な酸
 4.8 アンモニアと水酸化ナトリウム — 代表的なアルカリ
 4.9 中和反応 — H3O+とOH-は出合って消える!
 4.10 水素イオン指数pH — 酸性の強さの尺度
コラム4E  何の何乗(指数計算)の逆は? — はい,対数(log)です!
5章 有機化合物 ― 炭素を含む多様な分子
 5.1 有機化合物と生命力 — 常識を覆した尿素合成
コラム5A アンモニアから尿素,尿酸へ — 有害窒素の廃棄法の進化
 5.2 飽和炭化水素 — メタンやエタンの仲間
 5.3 ジメチルエーテル — エタノールの異性体はスプレーの噴射剤
 5.4 アルケン類 — エチレンの仲間と立体異性体
コラム5B カイコの求愛 — cis / transの違いは決定的
 5.5 環式炭化水素 — リング状の仲間たち
コラム5C テルペン類 — 頭も尾もあるC5ユニット
コラム5D 一極集中より分散 — 電子は局在を嫌う
 5.6 エタノールの酸化 — アセトアルデヒドと酢酸
コラム5E 飲んだアルコールの運命 — 二日酔いはアセトアルデヒド
コラム5F 還元 — “もとに戻す”は酸化の逆
6章 立体構造 — 分子の形を考える
 6.1 光学活性 — 生体分子が偏光を回転
コラム6A 偏光 — 立体映画の眼鏡は偏光板
 6.2 (+)-乳酸分子の構造 — 十字形の表記
 6.3 旋光性と鏡像異性体 — 鏡に映った瓜ふたつ
コラム6B 鏡の国に行く分子 — 立体構造の反転
コラム6C 鏡は左右を反転するか? — 十字形構造式では
 6.4 鏡像異性体の有無 —— グローブ分子か? 軍手分子か?
コラム6D 化学者は立体構造の賭に勝った!— 有機分子の絶対配置
 6.5 環式化合物の立体構造 — シクロヘキサンはビーチチェア
 6.6 コンホメーションと立体配置 — 移ろう姿と変わらぬもの
コラム6E 京都か宇治か? — 形を変えるエタン分子
 6.7 環構造 — ミントの香りメントール
 6.8 立体異性体 — 立体配置の違いもさまざま
コラム6F 正多角形,正多面体と有機分子 — サッカーボール形のC60

第2編 生体分子
7章 脂 質 ― 脂肪やステロイド分子
 7.1 脂肪分子 − 代表的な脂質
コラム7A 高級な分子と低級な分子 − 社長さんもびっくり!
 7.2 脂肪酸の構造 − 飽和と不飽和
コラム7B 不飽和脂肪酸は曲がったキュウリ − 低融点とシス二重結合
コラム7C 脂肪vs. 筋肉,それとも芳香? − 王物の分類の話です!
 7.3 リン脂質 − 細胞の境界は脂質二重層
コラム7D 界面活性剤は呉越同舟の功 −− 親水性と疎水性
 7.4 ステロイド − コレステロールや性ホルモン
8章 糖 質 ― グルコースからデンプンまで
 8.1 糖 質 − すなわち炭水化物
 8.2 グルコース −− 太陽の恵みが地球に満ちる糖
コラム8A 変旋光 −− グルコースが2種類ある不思議
 8.3 グルコースの構造 −− 一筋縄ではいかない奥深さ
 8.4 フルクトース −− 果物や蜂蜜の甘さ
 8.5 二 糖 −− スクロースの仲間
コラム8B 雨でよみがえる砂漠の植物 − 乾燥や極寒に耐えるトレハロース
コラム8C 牛乳を飲むとお腹がごろごろ − 日本人はラクトースが苦手
 8.6 多 糖 − デンプンとセルロース
コラム8D お気に入り分子の取り込み − シクロデキストリン
 8.7 ヘテロ多糖や複合糖質 − 糖鎖がベースの種々の生体分子
9章 タンパク質 ― 体内でいちばんの働き手
 9.1 タンパク質 − 語源はいちばんで卵白
 9.2 グリシン − もっともシンプルなアミノ酸
 9.3 α-アミノ酸 − タンパク質を組み立てる20種類の基本ブロック
コラム9A α-アミノ酸の“α”って何? −− ギリシャ語のはじめ
 9.4 種々のアミノ酸 − 20種類以外の変わり種
 9.5 ペプチド − 数珠つなぎのアミノ酸
コラム9B グルタチオン − 細胞防衛隊のトリペプチド
 9.6 ペプチド鎖の形 − αヘリックス
 9.7 タンパク質の形 − 一次,二次,三次,そして四次のケースも
コラム9C どうやって2本の鎖を組み合わせたの? − インスリンの立体構造
コラム9D 酵素は触媒 − 触媒は反応のトンネル
10章 核 酸 ― 生命をつかさどる分子
 10.1 核 酸 − 生命の中心
 10.2 DNAとRNAの構造 − ポリヌクレオチド
コラム10A 核酸の情報量 − わずか4種類の文字で大丈夫なの?
 10.3 DNAの二重らせん − 塩基のペアが複製を可能に
コラム10B 増える増えるDNA − PCR法
 10.4 mRNA − DNA情報が転写されるポリヌクレオチド
 10.5 tRNA − 翻訳と運搬に携わる分子
コラム10C 温泉好きの細菌 − 熱に丈夫なタンパク質と核酸
 10.6 タンパク質の生合成 − アミノ酸を順序どおりにつなぐ
コラム10D コラーゲンペプチドはお肌に届く? — タンパク質はアミノ酸から
コラム10E 情報は核酸から − 研究でもしかり

第3編 生命の営み
11章 視 覚 ― 光と色を感じる
 11.1 光は波 − 波長と色
コラム11A 虹は七色か? − 連続的な縞模様
 11.2 光はエネルギーの粒 − 短波長ほど高エネルギー
 11.3 網膜の光受容体 − 視物質ロドプシン
 11.4 色素の色 − 分子による光の吸収
コラム11B 染色で知る細菌の外側の違い − グラム陽性菌,陰性菌
コラム11C ホタルの光は蛍光に非ず − オワンクラゲは?
 11.5 紫外線と皮膚 − 日焼け防止とUVカット
コラム11D 白内障 − 水晶体のタンパク質は返品交換なし
コラム11E 白さが違う! − 蛍光増白剤と白内障の術後
 11.6 赤外線 − 見えないけど暖かい光
12章 味覚と嗅覚 ― 分子を感じる
 12.1 走化性と味覚 − 化学感覚
コラム12A コンブのUMAMIは日本の誇り − 甘苦酸塩に続く第5の基本味
 12.2 甘い分子 − 多彩な顔ぶれ,糖やペプチドなど
コラム12B 胃薬の研究から甘味ペプチド − 人工甘味料は偶然の産物
 12.3 うま味分子 − コンブに続いてカツオ節からも
 12.4 苦い分子 − 毒の味,良薬の味
コラム12C 苦いか? 苦くないか? それが問題! − フェニルチオ尿素
 12.5 酸味と塩味 − 酢と食塩の味
コラム12D レモンがオレンジの味に! − これぞミラクル
 12.6 嗅 覚 − 空気中の分子を感じる
コラム12E においの感じ方にも個人差 − 臭気判定士へのテスト分子
コラム12F フェロモンは仲間どうしの情報分子 − ヒトでは?
13章 食 事 ― 燃料と原材料の取り込み
 13.1 食 物 − 生きるための栄養補給
コラム13A “おなか”はまだ“おそと” − 消化から吸収へ
 13.2 デンプンの消化 − グルコースは植物から動物へ
コラム13B 脳細胞とグルコース − 疲れた頭には甘いものを
 13.3 タンパク質の消化 − 胃酸で変性,酵素で切断
コラム13C 胃袋の中にマイホーム − 強酸性を生きるピロリ菌の工夫
 13.4 脂肪の消化と吸収 − リパーゼが分解
 13.5 ビタミン − 微量必須の有機分子
コラム13D 遠洋航海は人体実験 − ビタミン欠乏症の恐怖
 13.6 ミネラル − 無機系の栄養素
コラム13E 毒物のヒ素も栄養素? − すべてに適量が肝要
コラム13F その栄養素は必須なの? − ミネラルは融通がきかない
14章 呼 吸 ― 酸素の供給とエネルギーの生産
 14.1 酸素と食物 − 生体へのエネルギー補給
 14.2 外呼吸と内呼吸 − 肺と細胞での酸素の授受
コラム14A 酸素の運び屋ヘモグロビン − アミノ酸一つの違いで大変
 14.3 生体内のエネルギー分子 − ATP
コラム14B 多水素・少酸素が高エネルギー − 有機分子の酸化
 14.4 グルコースの生体内酸化 − まず解糖で真っ二つに
 14.5 クエン酸回路 − 回転ベルトコンベアー式の酸化
 14.6 電子伝達系 − ATP量産システム
コラム14C ATPの生産工場ミトコンドリア − 起源は別の生命体
15章 代 謝 ― 生体分子の合成と分解
 15.1 代謝経路,代謝回路,代謝網 − 化学反応のネットワーク
コラム15A 生体分子のスクラップ&ビルド − 絶え間ない部品交換
 15.2 同化と異化 − 生合成と分解反応
 15.3 フィードバック制御 − 過剰在庫の防止
 15.4 ホルモン − 調和をつかさどるシグナル分子
コラム15B 甲状腺ホルモン − 不足の責任者は誰だ!
コラム15C アンジオテンシン − 血圧に関わるホルモンの登場から退場まで
16章 神経と脳 ― 情報通信ネットワーク
 16.1 神経系 − すみずみまでの情報制御システム
 16.2 神経細胞 − 電気信号が神経繊維を進む
コラム16A 神経もエネルギーを消費する − 流れに逆らうイオンポンプ
 16.3 神経伝達物質 − 神経細胞どうしをつなぐ化学信号
コラム16B 神経毒サリンやメタミドホス − 解除されない筋肉収縮命令!
 16.4 脳 −− 記憶や感情が宿る140億の神経細胞
コラム16C 血管脳関門 − BBBは脳を守る関所
 16.5 心を左右する分子 − 安らぎのセロトニンや快感のドーパミン
コラム16D 悪魔の分子 − 麻薬と覚醒剤
コラム16E エンケファリン − 内なるモルヒネ
17章 健康と病気 ― 生体防御と医薬品
 17.1 病 気 − 健康を損なうさまざまな要因
 17.2 種々の生体防御 − 私たちの周囲は敵だらけ
コラム17A 酸素分子は過激! − 仲間はずれの電子が二つ
コラム17B ダイオキシンとPCB − 毒性の評価は冷静に
 17.3 免 疫 − 侵入者を見分けて捕らえる抗体分子
 17.4 化学療法 − 病原菌を抑える分子
コラム17C 似て非なる分子のもたらす混乱 − 敵の毒が味方の薬
 17.5 抗生物質 − 微生物のつくる分子が微生物を制する
コラム17D 抗生物質と病原菌の闘い − いたちごっこは続く
 17.6 抗ウイルス薬 − インフルエンザ対策
コラム17E タミフルの合成原料 − 香辛料“八角”とインフルエンザの縁
コラム17F 酒は百薬の長? − アルコールは薬の敵です!
18章 遺 伝 ― 世代をつなぐDNAのたすき
 18.1 染色体とゲノム − 両親から受け継いだ一式のDNA
 18.2 父からのDNAと母からのDNA − 消える情報と残る情報
コラム18A ミトコンドリア・イブ − 女系遺伝の始祖?
 18.3 対立遺伝子 − 現れる情報と隠れる情報
コラム18B 血液型A,B,AB,O − 違いは赤血球表面の糖1個
 18.4 遺伝子の多型 − ヌクレオチド1個の変異 SNP
コラム18C DNAが示す近縁と遠縁 − 進化の系統樹
コラム18D ホモ・サピエンス − 孤高のヒ
19章 寿 命 ― 死は新しい生へ
 19.1 生体分子の寿命 − 化学的安定性と酵素による分解や排泄
コラム19A 原子の寿命 − 炭素同位体による年代推定
 19.2 老 化 − 生体分子の損傷の蓄積
 19.3 2種類の細胞死− 自死と壊死
コラム19B 細胞の寿命 − 複製のたびに短くなる命のろうそく
コラム19C 永遠の命を得た細胞 − 発がんに関わる平たい分子
 19.4 長寿と生活習慣病 − 肉より魚で血栓防止
コラム19D 生活習慣病 − 自業自得?
 19.5 生物 vs. 無生物 − その境界は?
コラム19E 寿命で計る危険の度合い − 損失余命
 19.6 おわりに − 寿命あれこれ

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