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2014年06月

第53回ノーベル生理学・医学賞 クレブスとリップマン「クエン酸回路」と「補酵素A」の発見

 クエン酸回路(クレブス回路)と補酵素A(CoA)

 体内では多くの化学反応が起きている。例えば食物をエネルギーに変えるのも化学反応の一つだ。化学反応を早めたり、効率化するための分子を酵素という。酵素の中には補酵素と結びつくことで触媒としての機能を発揮するものがある。1945年にリップマンが発見したコエンザイムA(CoA)は補酵素の一つであり補酵素Aとも呼ばれる。

 補酵素Aは生物にとって最も重要な補酵素である。多くの酵素と結びつき生命維持に不可欠な化学反応を起こす。解糖または脂肪酸からアセチル補酵素A(アセチルCoA)を取り出す代謝反応(β酸化)は、1937年クレブスが発見したクエン酸回路に組み込まれ体内のエネルギー生産を効率化する、重要な働きがあることが分かった。

 クエン酸回路は、クレブス回路(TCA回路)ともいい、生物に必要なエネルギー生産の働きをしている。この反応は生物の細胞内にあるミトコンドリア内でこの反応は行われ、クエン酸回路のいくつかの段階で電子伝達体である、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NAD,NADP)や、体内でアミノ酸を生成するための分子が生まれる。


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第53回ノーベル化学賞 ヘルマン・シュタウディンガー「高分子化合物の研究」

 高分子化合物の発見

 高分子化合物である、プラスチックは便利だ。安くて、軽く柔らかい、可塑性があり様々な形になる。生分解性プラスチックという、微生物によって分解するものもつくられている。

 最近ではエンジニアリング・プラスチック (Engineering plastic) といって、特に強度に優れ、耐熱性のような特定の機能を強化してあるプラスチックも出現している。エンプラの多くは、家電製品内部の歯車や軸受けといった部品、家電に限らずカメラ、携帯電話、自動車などの外装にも、広く採用されている。

 こうした高分子化合物が発見されたのはいつだろう?自然界における高分子化合物には、おもに有機高分子の生体物質である糖鎖、タンパク質、核酸などとして多種多様なものが見出される。高分子自体は有史以前より人類の営みのなかに存在していた。


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第53回ノーベル物理学賞 フリッツ・ゼルニケ「位相差顕微鏡の発明」

 染色せずに細菌を観察できる顕微鏡

 顕微鏡で無色透明な標本(生体細胞や細菌など)は、そのまま観察しても無色透明なためはっきりとらえることはできない。そこで染色して組織の細部を観察するが、この際、生体細胞などは変質、死滅してしまうため、細胞分裂や生きたままの姿を観察することは不可能。

 これに対して位相差顕微鏡では、光の回折、干渉という2つの性質を利用し、明暗のコントラストにより無色透明な標本を可視化するという顕微鏡である。この際、標本に染色を行う必要はないので細胞分裂や生きたままの姿を観察することができる。従って、現在では生体組織の観察手段として欠かせないものとなっている。

 光には回折、干渉という性質がある。 光の回折とは、光は波であるため、光の進行方向に細胞などの物が存在すると、光の一部は直進せず、物体に回り込んで進んでしまう。これが回折だ。


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目には目を!虫には虫を!寄生バチはアメリカの柑橘類を救えるか?

 目には目を、虫には虫を?

 庭に植えたレモンの葉が虫に食われている。原因は主にアゲハの幼虫だ。なるべく殺虫剤は使いたくないので見つけ次第捕殺する。しかし、多すぎてきりがないことも…。そんなときはやはり化学物質にたよってしまう。

 しかし、害虫退治にはまだ方法がある。それは虫を虫で退治する方法だ。

 ウリミバエはウリ類などの農作物に深刻な被害を発生させる。日本では1919年に八重山列島で初めて存在が確認され、その後も1929年に宮古列島、1970年に久米島、1972年に沖縄本島、1973年に与論島と沖永良部島、1974年に奄美群島、1977年に大東諸島と分布が拡大していった。

 ウリミバエを防除する方法として不妊虫放飼と呼ばれる手段がとられた。これは、羽化2日前にガンマ線を照射して不妊化した飼育個体を大量に野外へ放虫して野生個体の繁殖を阻止する方法で、個体数を減らし、最終的に根絶を目指すものである。


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東京・三鷹で珍しい雹(ひょう)を観測!世界最大の雹は直径30cm、3.4kg?

 珍しい数十センチ積雹、東京・三鷹や調布

 6月24日(火)午後、東京・三鷹や調布で、直径1~3センチの雹が降った。住宅街では、雹が数十センチも降り積もった。上空と地表の寒暖差による上昇気流や、発達した積乱雲など、諸条件が重なったことが原因とみられる。

 気象庁によると、関東地方の上空には氷点下の冷たい空気が流れ込み、地表との温度差によって強い上昇気流が発生。このため寒気をはらんだ積乱雲内では、雨粒が落下しきれずに舞い上げられ、凍りながら落下と上昇を繰り返すうち、周りの水分や氷粒と結合して大きくなった。やがて氷粒が上昇気流で支えきれないほどの重さになり、一気に地表に降り注いだ。

 雹は激しい雨とともに「バリバリバリ」と、すごい音をたてて落下。窓ガラスが割れるのではないかと思われた。東京都などによると、都内では大雨で少なくとも床上28戸、床下24戸の浸水があった。このうち三鷹市や調布市では、ひょうが排水溝に詰まって道路が冠水したことによる被害もあり、住民は「除ひょう」に追われた。


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マイクロ波による電界作用で、プラスチック(ポリ乳酸)合成に成功!

 マイクロ波の新しい利用法

 マイクロ波というと、電波の一種である。「マイクロ」は、電波の中で最も短い波長域であることを意味する。電子レンジに使用される電波は、マグネトロンという発振器で発生され、1秒間に24億 5千万回(2450MHz=2450×106Hz←水分子の固有振動数)プラスとマイナスの電極の変化を 繰り返す。これはFMラジオの約30倍、AMラジオの約2000倍に相当する周波数だ。

 マイクロ波を食品にあてる。食品中の水は極性分子なので、プラス・マイナスの極を持っていて、これが電波によって分子が振動し、食品の内部から発熱する。これを「誘電加熱」という。これが電子レンジの原理である。

 今回、マイクロ波で、プラスチックの一種のポリ乳酸を素早く製造する技術の開発に、名古屋工業大学の高須昭則准教授らが成功した。研究グループはこのポリ乳酸の合成には、マイクロ波の加熱や磁場よりも電場(電気成分)が効いていることを解明した。


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わずか100万分の1の発光をとらえた!影の中でガリレオ衛星が放つ微光

 暗闇に光るものといえば?

 暗闇に光るものと言ったら何だろう?蛍?それとも猫の目?蛍光塗料など蛍光性の物質だろうか?

 今回本来影の中にあって光るはずのない木星の衛星たちが光っているのが発見された。東北大学とJAXA宇宙科学研究所、国立天文台などの研究チームが発見した。

 発光は通常の100万分の1程度だが、米ハワイ島・マウナケア山頂のすばる望遠鏡とハッブル宇宙望遠鏡による観測で、このかすかな発光を捉えた。


faint light

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白金の何と637倍!阿蘇で発見の酵素が燃料電池に革命を起こす?

 エネルギーを確保しない日本の不思議な国民性

 イスラム過激派組織の侵攻によるイラク情勢の緊迫を受け、原油価格の高止まりが続いている。原油価格の上昇を受け、8週連続で値上がりしているガソリン小売価格はさらに上昇する見通しだ。6月16日時点のレギュラーガソリンの全国平均価格は1リットル当たり167円と5年9カ月ぶりの高値となった。

 エネルギー資源のない日本は、現在のように原子力発電が止まった状況では、約96%も他国にエネルギー資源を依存している。これは先進国中では最下位だ。これだけ他国に依存していながら、エネルギー効率のよい、原発稼働に反対する人たちは本当に日本のことを考えているのだろうか?

 おまけに、東シナ海では中国とベトナムがぶつかっている。もしここで何かあれば日本のタンカーは通行できず、あっという間に日本はエネルギー危機に陥る。はやく石油依存社会から脱却したいところだが、新エネルギーにはまだ、それほどの科学技術はない。しかし、その可能性は日々探求されている。


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巨大な牙で愛されたゾウ“サタオ”死す!アフリカゾウ密猟の複雑な背景

 アフリカゾウ密猟に複雑な背景

 アフリカ、ケニアで愛されていたゾウ、“サタオ”が何者かによって殺害された。原因は象牙を目的とした密猟によるもの。象牙を剥ぎ取られた姿にアフリカゾウの勇姿の面影はなく、悲しくなった。

 その背景を調べてみると、貧困、地球温暖化による干ばつ、イスラム過激派、同じ国民どうしのあらそいなど、複雑な問題が見えてきた。大きな象牙1本は、地元の闇市場に持っていけば約50万円で売れる。この国の未熟練労働者が10年働いてようやく稼げる賃金に相当する額だ。これでは命がけで密漁する者も現れるはずだ。密輸先は、フィリピンやタイ、中国では聖像や仏像に、日本では印鑑に姿を変える。

 1930~1940年代、アフリカ大陸には500万頭ほどのアフリカゾウがいただろうと推測されているが、現在は47万2000~69万程度まで減少している可能性が高い。国際自然保護連合(IUCN)のレッドリストでは絶滅危惧II類に指定されている。自然保護団体の見積もりでは、毎年3万~3万8000頭のゾウが象牙を得るために密猟されている。


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微小世界に主虹と副虹発見!原子核の世界で生じる核虹とは何か?

 微小な世界にも主虹と副虹

 虹とは何だろう?赤から紫までの光のスペクトルが並んだ、円弧状の光である。太陽の光が、空気中の水滴によって屈折、反射されるときに、水滴がプリズムの役割をするため、光が分解されて、複数色(日本では七色とされる)の帯に見える。

 ところで、はっきりとした虹の外側に、副虹と呼ばれるうっすらとした虹が見られることがある。主虹は、赤が一番外側で紫が内側という構造をとるが、副虹は逆に、赤が内側、紫が外側となる。

 主虹は、「太陽」-「プリズムとなる水滴」-「観察者」のなす角度が40~42度となる位置に見られる。このため、虹は太陽の反対側に見られ、太陽が高い位置にあるときは小さな虹が、夕方など太陽が低い位置にあるときは大きな虹が見られる。また、副虹は、「太陽」-「プリズムとなる水滴」-「観察者」のなす角度が51~53度となる位置に見られる。 


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第52回ノーベル生理学・医学賞 ワクスマンとシャッツ「結核の抗生物質“ストレプトマイシン”の発見」

 不治の病「結核」をいかにして克服したか?

 結核は古くから人類の敵であり恐れられてきた。1882年、結核菌を発見したのはコッホであるが治療法は依然として謎であった。

 空気感染が多く肺などの呼吸器官においての発症が目立つが、中枢神経(髄膜炎)、リンパ組織、血流(粟粒結核)、泌尿生殖器、骨、関節などにも感染し、発症する器官も全身に及ぶ。結核菌は様々な器官において細胞内寄生を行い、免疫システムは病原体を宿主細胞ごと排除しようとするため、広範に組織が破壊され、放置すれば重篤な症状を起こして高い頻度で死に至る。

 肺結核における激しい肺出血とそれによる喀血、またそれによって起こる窒息死がこうした病態を象徴している。 長州藩士の高杉晋作、新選組の沖田総司、正岡子規、「風立ちぬ」の堀辰雄、樋口一葉、石川啄木、竹久夢二など…結核に「悲劇の病」というイメージを与える主人公は枚挙にいとまはない。いかにして人類は結核を克服したのだろうか?


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第52回ノーベル化学賞 シングとマーチン「分配クロマトグラフィーの開発およびその応用」

 分配クロマトグラフィーの開発

 クロマトグラフィー(chromatography)は、ロシアの植物学者ミハイル・ツヴェットが発明した、物質を分離・精製する技法。物質の大きさ・吸着力・電荷・質量・疎水性などの違いを利用して、物質を成分ごとに分離する。クロマトグラフィーはギリシャ語で“色を分ける”といった意味合いを持つ。

 これは、ツヴェットがクロマトグラフィーで植物色素を分離した際に色素別に色が分かれて帯ができたことに由来する。後にドイツの化学者リヒャルト・ヴィルシュテッターが復活させ、1915年ノーベル化学賞を受賞する。

 クロマトグラフィーには、固定相または担体と呼ばれる物質の表面あるいは内部を、移動相と呼ばれる物質が通過する過程で物質が分離されていく。固定相には固体または液体が用いられる。


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第52回ノーベル物理学賞 パーセルとブロッホの「核磁気共鳴(NMR)の発見」

 核磁気共鳴(NMR)の発見

 核磁気共鳴(NMR、Nuclear Magnetic Resonance)とは、外部静磁場に置かれた原子核が固有の周波数の電磁波と相互作用する現象である。

 この原理を利用したものにMRI(magnetic resonance imaging:磁気共鳴画像)がある。CTスキャンはX線を使うのに対し、MRIは放射線は使わないので放射線被曝はない。 生体を構成する組織の種類による、画像のコントラストが、CTよりも高いなどの利点がある。

 本来はNMR-CTと呼ばれるものであったが、NMR(核磁気共鳴)という名称は、「核」というフレイズがいろいろな誤解を生む可能性があったため意図的に使われなくなり、MRIに落ち着いた。


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来るか?電気自動車の時代!空気と水とアルミで1600km走る電気自動車

 有望なアルミニウム電気自動車

 電気自動車といえば、原発のストップした日本では電気代が高く、電気自動車のメリットが少ない。また、走行距離が短い、インフラが整備されていない…などの問題点がある。

 しかし、これだけ電子機器が発展した現代において、電気自動車が造れないというのは、ものづくり日本にとって言い訳ができない。日本や世界を発展させるためにも課題は乗り越えて行かねばならない。

 2014年6月、米AlcoaとイスラエルPhinergyは、アルミニウム空気電池で走行する電気自動車を公開した。金属アルミニウム自体を電気の「缶詰」として利用するため、充電せずに走行する電気自動車となった。その走行距離は何と1600kmだった。


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アルミが近赤外光を捕集するナノアンテナに?プラズモニクスとは何か?

 アンテナの仕組み

 アンテナとは、放射器といいワイヤー中を流れる電気信号を空間へ放射し、あるいは空間中を流れる電流(空間電流)を導線へ誘導するしくみをいう。

 電波というのは,電場と磁場の振動が空間を伝わる現象だから、電波が通過する場所に金属があると、金属中の自由電子が振動させられる。しかし、金属の端では電子は動けないので、電子の振動にとって固定端になる。

 金属棒の中を電子の振動が伝わる波(高周波電流=振動数が大きい交流)と電波の振動数とがマッチするようなちょうどよい長さの棒を選ぶと、共振が 起こって、棒の中にうまく振動電流が生じて電波のエネルギーを電流に移すことができる。

 5月30日、北海道大学はアルミニウムが近赤外波長域で高効率に光を捕集するナノアンテナとして動作すると発表した。


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ワニから人間の遺体発見!世界最大の人喰いワニ事件とは?

 ワニから人間の遺体、行方不明の男性か

 平和で便利な生活を送っている我々にはちょっと考えられないことが、世界では起こっている。オーストラリア北部で男性がワニに襲われた。

 オーストラリア北部準州で射殺されたワニの体内から、人間の遺体が見つかった。警察は付近でワニに襲われて行方不明になっていた男性とみて、身元確認作業を進めている。

 警察によると、遺体はカカドゥ国立公園で8日にレンジャーが射殺したワニ2頭のうち1頭の体内から見つかった。この前日に、サウスアリゲーター川で船に乗っていた62歳の男性がワニに襲われて行方不明になり、捜索が行われていた。


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キチンを“きちん”と分解する酵素を、高速原子間力顕微鏡がとらえた!

 カニ・エビ大好き日本人

 日本には、ご飯と汁物、香の物をベースに、煮ものや魚の料理を組み合わせる伝統的な食の形式があり、この基本は今日も生きている。2013年12月4日、「和食~日本人の伝統的な食文化~」がユネスコ(国際連合教育科学文化機関)の無形文化遺産に登録されたのは記憶に新しい。

 日本の食材の中では魚介類の人気は高い。調査してみると、魚介類の中では特にカニとエビが全国的に上位を占めている。カニやエビは、「贅沢な食材」と捉えられているようだ。ちなみに好きな魚介類ベスト10をあげると 1位 カニ 2位 エビ 3位 まぐろ 4位 さんま 5位 いか 6位 うなぎ 7位 ほたて貝 8位 あさり 9位 明太子 10位 牡蠣(かき)の順である。(味の素「嗜好調査」2000)

 日本で人気のカニやエビだが、カニやエビはキチンと呼ばれる固い殻に覆われている。キチンは地球上ではセ ルロースの次に多量に生産されているものと推定されているが、そのほとんどは固すぎるため廃棄されている。資源の枯渇化が叫ばれる中、地球上に残された数少ない巨大な未利用生物資源(バイオマス)として、このキチンの利用研究が近年、急速に進展してきている。


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なぜ?細胞内器官を持たない赤血球、“ミトコンドリア”除去の謎解明

 赤血球の不思議

 赤血球は不思議である。なぜ細胞であるのに核がないのだろう?それどころか通常の細胞が持つミトコンドリア、リボゾーム、ゴルジ装置、小胞体などもない。なぜだろうか?

 赤血球は、酸素分子の輸送に特化した細胞であるので、細胞の運動能やタンパク・脂質の合成能を持たず、通常の細胞のようには多くのエネルギーを必要としない。そのために酸素を消費してエネルギーの産出を担うミトコンドリアを捨て去ることができた。

 しかし、ミトコンドリアがどのようにしてなくなったかは、これまでわかっていなかった。今回、東京医科歯科大学」と愛媛大学の研究チームが、赤血球からミトコンドリアが除去されるのは、新しいタイプのオートファジー(自食作用)によることを解明した。6月4日付の英オンライン科学誌ネイチャーコミュニケーションズに発表した。


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