チトクロム（読み）ちとくろむ（その他表記）cytochrome

デジタル大辞泉

チトクロム（〈ドイツ〉Cytochrom）

生物の細胞内に存在する鉄たんぱく質。ヘモグロビンとよく似た構造をもつヘムたんぱく質の一。細胞呼吸における電子伝達系に関与する。チトクローム。シトクロム。

出典　小学館

精選版 日本国語大辞典

チトクロム

1. 〘 名詞 〙 ( [ドイツ語] Cytochrom ) ヘム蛋白質のうち、生物の細胞呼吸に関与する電子伝達体の役をするものの総称。生体内では還元フラボン酵素から酸化チトクロムとなり、次のチトクロムに電子を伝達、細胞呼吸を完成させる。シトクロムとも。

出典　精選版 日本国語大辞典

日本大百科全書(ニッポニカ)

チトクロム
ちとくろむ
cytochrome

生体細胞内に存在するヘムタンパク質のうち、ヘモグロビン、ミオグロビン、ペルオキシダーゼ、カタラーゼを除くものの総称。シトクロムともいい、色素タンパク質に属する。1884年にマクマンC. A. MacMunn（1852―1911）は動物の筋肉中にヘミンに似た吸収帯をもつ赤い色素が存在することを発見し、ミオヘマチンまたはヒストヘマチンと命名した。その後、1925年にイギリスの生化学者ケイリンは、この色素が好気性生物に広く存在して細胞呼吸に関与することを発見し、細胞色素という意味でチトクロムとよぶことを提案した。

　一般の動植物の細胞、細菌、カビ、酵母などに広く存在しており、初めは存在しないと考えられていた絶対嫌気性菌の一部のものにもみいだされている。普通、一つの細胞には数種のチトクロムがミトコンドリアその他の大型粒子に結合しており、それらが協力して細胞呼吸の中心的存在として働く。すなわち、チトクロムはヘム鉄のFe²⁺Fe³⁺の可逆的変換により、細胞内の酸化還元反応の中間電子伝達体として働く。還元型チトクロムは可視部に強い吸収帯をもつが、鉄ポルフィリンの構造やタンパク質との結合状態により異なる。これと関連して、吸収スペクトル、酸化還元電位、鉄ポルフィリンとタンパク質との離れやすさ、機能などがそれぞれ異なってくる。おもなものとしては、チトクロムa、a₃、b、b₂、b₅、b₆、c、c₁、d、p-450などがある。

　チトクロム類は、一般に細胞内の粒子に強く結合しており、温和な方法で溶液として取り出すことができないので、未変性のまま純粋な状態で取り出されているものは多くはない。単離・結晶化され、活性のあるものとしては、動物や酵母のチトクロムc、酵母のb₂などがある。製法の例をあげると、動物のa（a₃を含む）、bおよびcは、心筋を粥(かゆ)状にしたものをpH7.4で界面活性剤のコール酸ナトリウム（コール酸は胆汁酸の主要成分）により抽出し、硫安沈殿、イオン交換クロマトグラフィー、硫安塩析によって精製する。チトクロム類のなかでもチトクロムcは水に溶けやすく、比較的容易に抽出できるので、スウェーデンの生化学者テオレルらにより構造と機能について詳しく研究されている。ウマの心筋のチトクロムについてみると、分子量は1万3000で、1分子中にヘム1分子を含む。アミノ酸残基は111個で、リジン（18）、グリシン（14）、グルタミン（13）が多く、ヒスチジン3個、システイン2個をもつ。ヘムはヘモグロビンのヘムとよく似ているが、その結合様式は異なり、システインの硫黄(いおう)によりチオエーテル結合で強く結合している（チオエーテルはスルフィドともいう）。チトクロムcは、フラビン酵素からチトクロムc酸化酵素へ電子を伝達する機能をもつ、デヒドロゲナーゼによって還元される。酸化されるためにはチトクロムオキシダーゼが必要である。チトクロムbの機能はコハク酸酸化における中間電子伝達体として働くことである。デヒドロゲナーゼによって還元されるが、チトクロムcと違ってチトクロムオキシダーゼがなくても、分子状酸素によって酸化される。チトクロムaとa₃は、チトクロムaa₃複合体としてチトクロムcオキシダーゼ作用を示す。チトクロムdの機能は、亜硝酸塩還元活性をもつ。チトクロムp-450は、フラビンタンパク関与のモノオキシゲナーゼである。分子量の異なるものの存在が知られるが、約5万である。高等動物では肝臓と副腎(ふくじん)皮質に多く、肝臓では薬物代謝や胆汁酸生成、副腎皮質ではコレステロールからステロイドホルモンへの生合成に関与しており、臨床的にはきわめて重要である。

［飯島道子］

『David Keilin著、山中健生・奥貫一男訳『チトクロムと細胞呼吸――電子伝達系確立への道』上下（1987・学会出版センター）』▽『高分子学会バイオ・高分子研究会編『バイオ・高分子研究法1　遺伝子組換えを駆使した蛋白質デザイン』（1987・学会出版センター）』▽『勝部幸輝他編『タンパク質2　構造と機能編』（1988・東京化学同人）』▽『武森重樹・小南思郎著『チトクロムP-450』（1990・東京大学出版会）』▽『Lloyd L. Ingraham他著、松尾光芳訳『酸素の生化学――二原子酸素反応の機構』（1991・学会出版センター）』▽『向山光昭編『有機合成の最先端――反応の設計と制御』（1992・東京化学同人）』▽『山中健生著『呼吸酵素の生化学』（1993・共立出版）』▽『船江良彦他著『臨床麻酔学講座3』（1994・真興交易医書出版部）』▽『田辺行人監修、菅野暁他編『新しい配位子場の科学――物理学・化学・生物学の多電子論』（1998・講談社）』▽『化学工学会編『化学工学の進歩32　生体工学』（1998・槇書店）』▽『日本物理学会編『生体とエネルギーの物理――生命力のみなもと』（2000・裳華房）』▽『垣谷俊昭・三室守編『電子と生命――新しいバイオエナジェティックスの展開』（2000・共立出版）』▽『内海耕慥・井上正康監修『新ミトコンドリア学』（2001・共立出版）』

[参照項目] | イオン交換クロマトグラフィー | オキシゲナーゼ | オキシダーゼ | カタラーゼ | 吸収スペクトル | グリシン | グルタミン | ケイリン | 嫌気性細菌 | コハク酸 | コレステロール | 細胞呼吸 | 酸化還元酵素 | 酸化還元電位 | 色素タンパク質 | システイン | ステロイドホルモン | スルフィド | テオレル | 鉄タンパク質 | デヒドロゲナーゼ | 電子伝達 | ヒスチジン | ヘミン | ヘム | ヘモグロビン | ペルオキシダーゼ | ポルフィリン | ミオグロビン | ミトコンドリア | リジン | リボフラビン | 硫安

チトクロムのおもな種類

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

改訂新版　世界大百科事典

チトクロム
cytochrome

鉄ポルフィリンを補欠分子団とするヘムタンパク質の一種で，ヘム鉄の原子価の可逆的変換（Fe²⁺⇄Fe³⁺＋e⁻）すなわち酸化還元反応を行う物質の総称。マックマンC.A.MacMunnが1886年に筋肉その他の動物組織中に見いだし，ヘミンに類似の吸収帯を示すことからミオヘマチンmyohematinと呼んだ色素がこれにあたる。しかしこの発見はE.F.I.ホッペザイラーの強い反対にあって，一時期忘れさられるに至った。1925年になってD.ケイリンは，この色素が好気性生物に広く分布し，運動その他の生理的活動に伴って可逆的に酸化還元を行うことを指摘した。ケイリンは自身の研究成果を再発見として報告し，マックマンを正当に評価するとともに，この色素に〈細胞の色素〉を意味するチトクロムの名を与えた。酸素呼吸を行う生物のみならず，嫌気性呼吸を行う細菌や光合成細菌にも存在し，生体酸化還元反応において重要な役割を果たしていることが知られている。

　含有するヘムの種類によってa，b，c，dの4群に分類され，その還元型はいずれも可視部に3本の特徴的な吸収帯（長波長側から順にα，β，γ帯）をもつ。真核細胞のミトコンドリア，原核細胞の細胞膜に存在するチトクロムは，他の成分とともに呼吸鎖と呼ばれる連鎖的酸化還元系を構成し，呼吸基質（コハク酸などの有機酸）から電子を奪って酸化し，それを酸素に与えて還元する電子伝達反応を行う。この反応に共役して，ADPとリン酸からATPが合成される。葉緑体中のチトクロムは，光合成反応の過程における電子伝達反応に関与する。またミクロソーム膜には，P450と呼ばれるチトクロムを含む独自の電子伝達系がある。ミクロソームの電子伝達系はATPの合成とは無関係で，水酸化反応（種々の物質に対する解毒機構の一部として作用する）および脂肪酸の不飽和化反応などに関与することが知られている。水溶性のチトクロムcを除き，チトクロムの多くは生体膜に固く結合しており，研究には多くの困難があった。しかし界面活性剤による可溶化精製法の進歩とともに，その性質の解明が進みつつある。
→電子伝達系
執筆者：川喜田 正夫

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

百科事典マイペディア

チトクロム

動植物界に広く分布し，細胞内の酸化還元に働く色素タンパク質。ヘムを補欠分子団としてもち，ヘム部分の鉄原子の，酸化還元によって電子の授受を行う。ヘムおよびタンパク質部分の相違によって，チトクロムa，b，c，dの４群に分けられ，それぞれ吸収スペクトル，酸化還元電位，機能などが異なる。１個の細胞に多数のチトクロムが存在してチトクロム系を構成し，それらが協力して細胞呼吸に関与する。たとえばミトコンドリアのチトクロム系では電子はチトクロムb→c₁→c→a→a₃→酸素分子と受け渡され，この間にATPが生産される（酸化的リン酸化）。葉緑体，小胞体の電子伝達系にも関与している。
→関連項目好気性菌｜呼吸酵素｜酸化還元酵素｜ポルフィリン

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

チトクロム
cytochrome

生体色素蛋白質に属するヘム蛋白質（→ヘム）の一群。サイトクロム，シトクロムともいう。1924年，イギリスの生化学者デビッド・ケイリンが発見，チトクロムと名づけた。黄色から褐赤色まであり，いずれもヘムに組み込まれた鉄 Fe原子をもち，Fe²⁺⇔Fe³⁺ の可逆変換により，細胞内の酸化還元反応の中間電子伝達体（→水素伝達系）として働く。主として，ミトコンドリアの内膜，葉緑体のラメラ構造，マイクロソームの膜などの電子伝達系に存在し，チトクロムc，a，b，チトクロムオキシダーゼなど数十種類ある。細胞の膜構造と関連して存在するが，チトクロムcは水溶液として純品を精製することが容易で，物理化学的性質の研究や生物種間での比較が特に進んだ。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

知恵蔵

チトクロム

細胞の主として内膜系に存在する呼吸色素たんぱく質。a、b、c、dなど多くの種類がある。ヘムたんぱく質の一種で、ヘム分子の特性により酸化還元酵素として働き、電子伝達系において重要な役割を果たす。遺伝的な解析が進んでおり、アミノ酸配列の比較が生物間の系統関係を推定する分子時計として用いられている。

(垂水雄二 科学ジャーナリスト ／ 2007年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」

栄養・生化学辞典

チトクロム

　→シトクロム

出典　朝倉書店

世界大百科事典（旧版）内のチトクロムの言及

【ケイリン】より

…1915年にケンブリッジに渡り，比較生化学などで開拓的な研究のあるヌタールG.H.F.Nuttallに師事。ケイリンの業績としては，細胞呼吸におけるチトクロムの意味づけ(1925)が特に有名だが，この生化学的発見もウマバエ幼虫の観察を発端としていた。マックマンC.A.MacMunnが古く1880年代にこの呼吸色素タンパク質を別の名で発見していたこともケイリンは発掘して，自己の業績を“再発見”と位置づけた。…

【呼吸色素】より

…したがって同じ酸素分圧のもとではミオグロビンはヘモグロビンから容易に酸素を吸収する。このほか，電子伝達系に関与するチトクロム類(還元状態で赤から赤緑色を呈す)やフラビン酵素(酸化状態で黄色)も呼吸色素といえる。【佃 弘子】。…

【酸化還元酵素】より

…特に発酵や呼吸のような，物質の酸化に伴って放出されるエネルギーを，生体が利用できる形に変換する重要な代謝過程においては，種々の有機物質からNAD^＋などの補酵素に水素原子を伝達する反応を触媒する多数の脱水素酵素がはたらいている。　呼吸鎖電子伝達系を構成するチトクロム類は，通常は酵素とは呼ばれないが，ヘム鉄の部分で電子の授受を行うことにより，活発な酸化還元を繰り返し，触媒的に作用する電子伝達体である。また電子伝達系の末端に位置するチトクロム酸化酵素は，ヘム鉄のほかに銅原子を含み，酸素分子を還元してH₂Oを形成する反応を触媒する。…

【電子伝達系】より

…一方ミクロソームに存在するもののように，解毒や脂肪酸の不飽和化反応などに関与し，エネルギー代謝との直接の関係はないものもある。このように電子伝達系はその組成においても生理的意義に関しても多様であるが，フラビン酵素およびチトクロムを含み，それぞれ特定の生体膜の構成成分として強固に膜に組みこまれている点は共通である。　ミトコンドリアの呼吸鎖電子伝達系は，内膜に組みこまれ，フラビンを含む数種類の脱水素酵素，チトクロムb,c₁,cおよびa＋a₃(チトクロム酸化酵素)，非ヘム鉄タンパク質，ユビキノンなどによって構成されている。…

※「チトクロム」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」