2009 Fiscal Year Annual Research Report
バクテリア活動の指標としての希土類元素パターン:原子レベルから古環境解析まで
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19340168
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
高橋 嘉夫 Hiroshima University, 大学院・理学研究科, 教授 (10304396)
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| Keywords | バクテリア / 希土類元素 / 吸着 / 細胞壁 / バイオフィルム / リン酸基 / カルボキシル基 / 広域X線吸収微細構造 |
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| Research Abstract |
バクテリアと水の間の希土類元素(REE)パターンは、中希土類元素(MREE)付近に極大を持ち、重希土類元素(HREE)で著しく増加する特徴的な形状を示すことがわかった。このようなREE分配パターンは、天然のバイオフィルムやバイオマット、バクテリアが生成に関与した鉱物相にも見出された。このHREEの濃集のメカニズムの理解のために、広域X線吸収微細構造(EXAFS)からバクテリア表面のREE吸着サイトなどを特定した。EXAFSから得られた動径構造関数より、Luでは[REE]/[結合サイト]比の増加と共にLu-O結合距離が長くなった。これは、Lu-O結合距離の短い吸着サイトがLuで飽和した後、Lu-O結合距離が長いサイトへLuが吸着することを示す。また酸素の配位数や、第二近接原子として考えられるリンとの距離及び配位数も含めて類似物質と比較すると、B.subtilisへのLuの吸着種は[REE]/[結合サイト]比が小さい時はLn resinへの吸着種と類似した構造を示した。そして[REE]/[結合サイト]比が大きくなると、動径構造関数及びEXAFSスペクトルはLn resinに加えてCCへの吸着種と類似した。一方、Smの吸着種のSm-O結合距離は、[REE]/[結合サイト]比が小さい時はCPと類似し、[REE]/[結合サイト]比が大きくなるとCCと類似した。以上から、HREEはバクテリア細胞壁に含まれるリン酸基と多座(Ln resinと類似)の、MREEはリン酸基と単座(CPと類似)の表面錯体を生成し、これらの吸着サイトが飽和した後はカルボキシル基(CCと類似)とも表面錯体を生成すると考えられる。Ln resinはHREE上がりのREEパターンを、CP及びCCはMREEに極大を持つREEパターンを示すので、この組み合わせでバクテリアのREEパターンが再現できる。
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