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分析装置の進歩により、様々な地球化学試料に対する微量遷移金属元素の同位体組成データの蓄積が飛躍的に進んだ。これにより、遷移金属のような"重い"元素についても同位体組成が大きく変動していることが明らかとなり、安定同位体地球化学に応用できることが示された。しかし、遷移金属の同位体組成変動に関しては、どのような反応で同位体分別を受けるのか、あるいは、どのような環境なら大きな同位体分別を受けるのか、など分別反応の機構、つまり同位体分別の素過程については殆ど解明されていないのが現状である。そこで本研究では、実験室内で制御された反応系から、無機および有機反応に見られる同位体分別を系統的かつ定量的に調べ、遷移金属の大きな同位体分別機構の解明と、生命活動との関連を調べることを目的とする。本年度は、主としてヘモグロビンに注目し、人赤血球中の鉄と亜鉛の同位体分析を行った。これらの元素の同位体分析においては、試料に含まれる高濃度の有機化合物(主として蛋白質)や共存イオンが問題となり、正確な同位体データが得られないことが明らかとなった。そこで、溶媒抽出法とイオン交換法を用いた分離法を開発し、鉄および亜鉛の回収率を低下させることなく、有機物、共存イオンを効果的に除去することができた。同位体分析の結果、赤血球に関しては、鉄が同位体組成的に軽い同位体に濃縮しており、また男女で違いがあることがわかった。これに対し、亜鉛は同位体変動が小さいうえ(8分の1以下程度)、鉄とは反対に重い同位体に濃集している、さらに男女間で違いがないことなどが明らかとなった。これは、鉄と亜鉛の取り込み効率の違い、あるいは代謝の違いを強く反映している結果であると解釈でき、生体科学における元素同位体データの有用性が示せたと考えている。
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