シリカ-アミノ酸相互作用の実験的研究

二氧化硅-氨基酸相互作用的实验研究

基本信息

批准号：
08J01308
负责人：
北台紀夫
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

アミノ酸の脱水-重合化は生命の化学進化にとって不可欠な過程である.しかしながら,この反応は熱力学的に不利であり,水溶液中ではほとんど進行しない.一方地球表層では鉱物や塩などの様々な水和反応が進行しており,これらの反応は多くの場合熱力学的に有利である.このため,もしアミノ酸の重合化(例えば2Gly→GlyGly+H_2O)が鉱物や塩の水和化(例えばM+H_2O→M・H_2O)と水分子を介して結びつけば(例えば2Gly+M→GlyGly+M・H_2O),この熱力学的問題が解決される可能性がある.この可能性を検証するため,本研究ではまず単純な水分子の取り込みによって水和する4種の無水塩(MgSO_4, SrCl_2, BaCl_2, Li_2SO_4)を用い,最も構造が単純なアミノ酸であるGlyとの水和-脱水相互作用を実験的に調べた.実験では,各Glyと塩との混合物の140℃での最大20日間の加熱行った.HPLCを用いた分析によって,Glyの重合化は塩との混合により大きく促進され,促進効果はMgSO_4>SrCl_2>BaCl_2<Li_2SO_4の順となることが分かった.GlyとMgSO_4との混合物からは6量体までの重合物が確認され,20日間の加熱により合計の重合量は初期のGly量の7%にまで達した.この合計量はGlyのみを加熱した場合に比べて約200倍多かった.次にGlyとMgSO_4との混合物のXRD測定を行ったところ,加熱によりMgSO_4・H_20の生成が確認された.これらの結果はGlyと塩との水和-脱水相互作用が起こったことを示している.またGlyの重合化は,混合した塩がより大きい負の水和Δ_rG^oを持つほどより進行するどいう傾向が得られた.この傾向はGly重合化への鉱物や塩の促進効果を見積もるための指標の1つとして利用できる可能性がある.

氨基酸的脱水和聚合是生命化学进化的一个重要过程，然而，这种反应在热力学上是不利的，并且在水溶液中很难进行，因此，如果氨基酸（例如2Gly→）发生聚合。 G如果lyGly+H_2O)通过水分子（例如2Gly+M→GlyGly+M・H_2O）与矿物质或盐（例如M+H_2O→M・H_2O）的水合作用，则该热力学问题将得到解决。为了验证这种可能性，本研究首先研究了四种类型的无水盐（MgSO_4、 SrCl_2、BaCl_2、使用Li_2SO_4)，我们实验研究了与结构最简单的氨基酸Gly的水合-脱水相互作用。在实验中，将每种Gly和盐的混合物在140℃下加热长达20天，使用HPLC分析表明。甘氨酸的聚合是通过与盐混合引起的。发现促进效果的顺序为MgSO_4>SrCl_2>BaCl_2<Li_2SO_4，从Gly和MgSO_4的混合物中确认了聚合物，并且通过加热20天聚合量增加。高达初始 Gly 量的 7%。该总量比仅加热Gly时高出约200倍。接下来，当我们对Gly和MgSO_4的混合物进行XRD测量时，证实了通过加热产生了MgSO_4·H_20。这些结果表明了水合-脱水相互作用。介于甘氨酸和盐之间。此外，混合盐的负水合Δ_rG^o越大，Gly的聚合就越容易进行。这可以作为评价矿物质和盐的促进作用的指标之一。