ATP加水分解過程におけるエントロピー変化を定量する新規な近赤外スペクトル解釈法

• Project Area: Water plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins
• Project/Area Number: 21118522
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 池羽田 晶文 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, 食品総合研究所・食品分析研究領域, 主任研究員 (40342745)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2010: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2009: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 近赤外分光法 / C-H伸縮振動 / O-H伸縮振動 / 水素結合 / ハイパーモバイル水 / 拡張Lambert-Beer則 / 非調和定数 / 部分モルスペクトル / 0-H伸縮振動 / 疎水性 / エントロピーカ

Research Abstract

近赤外スペクトルに現れるOH振動バンドを利用し,ATPの加水分解のエネルギー見積もりの誤算の原因と考えられるハイパーモバイル水のを試みた.具体的には熱量測定・スペクトル同時測定系を作製し,分光学的エネルギーの定量的な検討を行った。スペクトル強度を利用してvan't Hoffプロットを行うと分光学的エンタルピーを求めることができるが,水のOH伸縮振動の場合,水素結合のために吸光度は溶質濃度に対して線形ではない。すなわちLambert-Beer則を拡張する必要があり,モル吸光係数を部分モル量として再定義する必要がある(部分モルスペクトル)。部分モル量はスペクトルの濃度差分から得られるが,比較的単純な有機物を含む水溶液を用いることでその有効性は示されている。部分モルスペクトル解析法を用いてリン酸や、ポリリン酸の加水分解過程の追跡を行った。アデノシンとATP,ADPなどのリン酸化合物を比較したところ,後者では水の部分モルスペクトルの高波数側に顕著なピークが出現することから,微小なリン酸の濃度変化に伴って水素結合のフリーな水,即ちハイパーモバイル水が存在することが確認できた。

Research Products

• [Journal Article] アルコール水溶液中の水の水素結合-モル吸光係数の拡張概念によるスペクトル解析- (2010)
  • Author(s): 池羽田晶文
  • Journal Title: 分析化学 58(1) Pages: 13-21
  • NAID: 10025980865
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 水和環境プローブとしてのC-H伸縮振動モード (2009)
  • Author(s): 池羽田晶文
  • Organizer: 第31回溶液化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 新潟・朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2009-11-18
• [Presentation] A major issue in NIRS : How does water interact with organic matter? (2009)
  • Author(s): 池羽田晶文
  • Organizer: 14th International Conference of Near Infrared Spectroscopy
  • Place of Presentation: Bangkok
  • Year and Date: 2009-11-10
• [Presentation] 部分モル吸光係数による近赤外スペクトル解析-ブタノール異性体の水和状態と溶解度の相関- (2009)
  • Author(s): 池羽田晶文
  • Organizer: 日本分析化学会第58年会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-26