残基

残基（Residue）

「残基（ざんき）」は、主に高分子化学や生化学の分野で用いられる化学用語、または構造概念です。これは、単量体（比較的小さな単位分子）が多数結合して高分子を形成する際に、その単量体由来の構造のうち、連結に用いられた化学結合部分を除いた構造全体を指します。具体的には、単量体がエステル結合、ペプチド結合、グリコシド結合といった特定の化学結合によって連なった場合に、その結合部分と対比される形で使われます。

単独で使用されることは少なく、「アミノ酸残基」「グルコース残基」のように、もとの単量体の名称と組み合わせて用いられるのが一般的です。残基の厳密な境界は文脈に依存し、曖昧な場合もあります。

他の分子構造の分類法として、鎖状分子のトポロジーに基づいた主鎖と側鎖の区分や、明確な中心構造を持つ分子における母核と「-部分（moiety）」といった分類がありますが、「残基」はこれらの分類とは異なり、「単量体が重合体に取り込まれた後の単位」という側面に焦点を当てた概念です。

生化学における重要性

生体内で機能する重要な高分子、例えばポリペプチド（タンパク質）、ポリヌクレオチド（核酸）、多糖類などは、それぞれアミノ酸、ヌクレオチド、単糖といった単位が多数連結してできています。これらの生体高分子の多様な機能や特性は、構成単位である「残基」の種類や配列によって大きく左右されるため、生化学および分子生物学の分野では「残基」という用語が頻繁かつ重要に使用されます。

ポリペプチド（タンパク質）の場合

ポリペプチド鎖は、アミノ酸がペプチド結合（アミド結合の一種）によって連結されて合成されます。この結合形成時には、あるアミノ酸のカルボキシル基と隣のアミノ酸のアミノ基が反応し、水分子が脱離します。このようにしてポリペプチド鎖に組み込まれたアミノ酸の構造のうち、ペプチド結合を形成した部分以外の構造全体が「アミノ酸残基」と呼ばれます。

ポリペプチド鎖の両端にあるアミノ酸も、それぞれ「N端残基（N末端残基）」、「C端残基（C末端残基）」として区別されます。例えば、タンパク質の大きさを説明する際に「このタンパク質は118個のアミノ酸残基から構成されている」といった表現が使われます。また、個々のアミノ酸残基の化学的性質は、タンパク質全体の機能に影響を与えます。「ヒスチジン残基は、その構造内にイミダゾール環（イミダゾール部分）を含むため、塩基性を示す」というように、特定の残基の性質が議論されることもあります。ここで注意すべき点は、「アミノ酸残基」が単量体由来の構造全体を指すのに対し、「イミドゾール環」や「イミダゾール部分（moiety）」は、その残基内の一部分構造を指す言葉であるという違いです。

ポリヌクレオチド（核酸）の場合

DNAやRNAのような核酸分子では、「残基」は重合体鎖に組み込まれた個々のヌクレオチド単位を指します。ヌクレオチドは通常、リン酸、糖、そして塩基（アデニンA, グアニンG, シトシンC, チミンTまたはウラシルU）から構成されますが、核酸鎖内で隣接するヌクレオチドとホスホジエステル結合を形成する際には、一部の原子が失われます。結合後に鎖内に残ったヌクレオチド由来の単位構造が「ヌクレオチド残基」です。核酸の配列を示す際に「DNAのA残基、T残基、G残基、C残基」のように、塩基名を代表として用いることがよくあります。

その他の用法

上記のような高分子の構成単位を指す用法の他に、より一般的に、分子内のある特徴的な部分構造を指して「残基」と呼ぶこともあります。例えば、ある分子の一部として存在するメチル基（-CH₃）を「メチル残基」と称する場合などがあります。これは、その部分が元の化合物の構造から受け継がれた「残り」の一部である、といったニュアンスで使われることが多いです。

「残基」という用語は、特に高分子において、構成単位を特定の化学結合と区別して捉える上で便利な概念ですが、その適用範囲や定義は文脈によって異なります。そのため、使用されている分野や対象となる分子構造を理解することが重要です。

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