鉱物-水-アミノ酸相互作用についての分光学的研究

矿泉水-氨基酸相互作用的光谱研究

• 批准号: 12J05416
• 负责人: 北台 紀夫
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05416/
• 关键词: アミノ酸; タンパク質; 生命の起源; グリシン; ペプチド; 化学進化; 吸着; ATR-IR; 赤外分光法; 水

生命の化学進化において, アミノ酸の重合化は重要なプロセスであり, これまで鉱物の促進効果を利用した多くの重合模擬実験が行われてきた. しかし, 過去の研究はそれぞれ大きく異なった実験条件化(温度, 継続時間, 含水量, アミノ酸/鉱物比など)で実験を行っており, 互いの結果を比較することが難しい. このため, 重合に有利な鉱物種の特定は未だなされていない. そこで本研究では, 様々な鉱物をアミノ酸と混合し, 同一条件下で加熱実験を行うことで, 重合を促進する鉱物の特徴についての評価を行った. アミノ酸としては最も単純な構造を持つグリシン(Gly)を, 鉱物としては非晶質シリカ, 石英, γアルミナ, αアルミナ, ヘマタイト, マグネタイト, ルチル, アナターゼ, フォルステライト(すべて人工物)を用いた. 実験方法としては, まず『鉱物表面積1nm^2辺りに10分子のGlyが存在する』という比率でGly水溶液と鉱物粉末を混合し, 3時間撹拌を行った. その後50℃に保ったオーブンで24時間乾燥させ, 生成したGly重合物および残存するGly量をHPLCで定量した. その結果, いずれの鉱物も重合物量を大きく増加させたが, 中でもルチルが最も促進効果が大きいことが分かった. ルチルは先行研究で全く注目されてこなかった鉱物であり, その重要性が本研究で初めて見いだされた. 加熱日数を変化させるなどの実験を行い, Glyの重合速度, 成分, 平衡量などに対する鉱物の影響についての, より詳細な評価を行った.

氨基酸的聚合是生命化学进化中的一个重要过程，许多聚合模拟实验都是利用矿物质的加速作用进行的，然而，过去的研究都使用了截然不同的实验条件（温度、持续时间、含水量、氨基酸/矿物质比例等），因此很难将结果相互比较，因此，在本研究中尚未确定有利于聚合的矿物质种类。通过将各种矿物质与氨基酸混合并在相同条件下进行加热实验，我们评估了促进聚合的矿物质的特性。我们使用了无定形二氧化硅、石英、γ氧化铝、α氧化铝、赤铁矿、磁铁矿、金红石、锐钛矿和镁橄榄石（均为人造材料）。实验方法如下。首先，将甘氨酸水溶液和矿物粉末以“每1 nm^2矿物表面积10个甘氨酸分子”的比例混合，搅拌3小时后，在50℃的烘箱中干燥。通过HPLC对所得Gly聚合物和剩余Gly的量进行定量。结果表明，所有矿物质都大大增加了聚合物的量，但金红石的促进作用最大。金红石是一种在以前的研究中没有受到任何关注的矿物，在这项研究中首次发现了它的重要性。我们进行了实验，例如改变加热天数，以确定甘氨酸聚合速率、成分、平衡量等。我们对影响进行了更详细的评估

项目成果

In-situ infrared spectroscopic observations on suface complexation modeling for sulfate adsorption on ferrihydrite.

水铁矿上硫酸盐吸附表面络合模型的原位红外光谱观察。

• 发表时间: 2013
• 作者: Yang C.;Kitadai N. and Fukushi K.
• 通讯作者: Kitadai N. and Fukushi K.

様々な鉱物のGly重合促進効果についての実験的評価

各种矿物质促进甘氨酸聚合作用的实验评价

• 发表时间: 2013
• 作者: 大西浩之;北台紀夫;福士圭介
• 通讯作者: 福士圭介

Effects of cations on the OH stretching band of water as studied by attenuated total reflection infrared (ATR-IR) spectroscopy.

通过衰减全反射红外 (ATR-IR) 光谱研究阳离子对水 OH 伸缩带的影响。

• 发表时间: 2013
• 作者: Kitadai N.;Sawai T.;Tonoue R.;Nakashima S. and Fukushi K.
• 通讯作者: Nakashima S. and Fukushi K.

In-situ infrared spectroscopic observations of surface complexation modeling for sulfate adsorption on ferrihydrite

水铁矿上硫酸盐吸附表面络合模型的原位红外光谱观察

• 发表时间: 2013
• 作者: Takubo;Y.;Terasaki;H.;Shimoyama;Y.;Urakawa;S.;Nishida;K.;Kondo;T.;Katayama;Y.;Yang C. Kitadai N. and Fukushi K.
• 通讯作者: Yang C. Kitadai N. and Fukushi K.

フェリバイトライトに吸着した硫酸表面錯体のその場分光観察

铁氧体吸附硫酸表面配合物的原位光谱观察

• 发表时间: 2012
• 作者: 楊晨;北台紀夫;福士圭介
• 通讯作者: 福士圭介