炭酸塩中での有機物高分子化の検証-生命起源研究へのアプローチ

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640469
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 甲斐 綾子 山口大学, 工学部, 講師 (50253167)
• Keywords: calcium carbonate / calcite / vaterite / amino acid / crystal growth / hybridization / radiation / electron spin resonance

Research Abstract

生体構成アミノ酸(非極性アミノ酸:L-Ala, L-Val, L-Leu, 非荷電極性アミノ酸:Gly, L-Asn, L-Ser, L-Gln, L-Thr,酸性アミノ酸:L-Asp, L-GIu,塩基性アミノ酸:L-Lys, L-Arg)の共存下でCaC1_2とNa_2CO_3混合溶液中で炭酸カルシウムを温度と熟成時間を変えて結晶成長させた。ほとんどの酸性アミノ酸および非荷電極性アミノ酸は、カルサイト成長条件ではバテライト形成を強く促進し、アラゴナイト成長条件では、わずかではあるがアラゴナイト形成を促進した。特にバテライトは、SEM観察により粒径10μm程度のカリフラワー状の特異的な形態を呈し、個々の粒は0.1μm以下の微結晶で構成されていることがわかった。
結晶を酸加水分解後、高速液体クロマトグラフを用いて結晶に含まれるアミノ酸の定量分析を行なった結果、塩基性および非極性アミノ酸はほとんど結晶中に取り込まれなかったが、酸性および非荷電極性アミノ酸は、最高0.2mol%も取り込まれていた。また、試料中のバテライト比と結晶中のアミノ酸濃度には相関があった。さらに示差走査熱量計測の結果、バテライトからカルサイトヘの転位温度は、結晶に含まれるアミノ酸の分解温度と相関があることがわかった。以上のことから、酸性および非極性アミノ酸はバテライトの結晶エネルギーを変化させ構造を安定化している、またはそれらのアミノ酸自体がピンニングセンターとなって結晶構造を安定化していると考えられる。
得られた結晶にX線を照射して生成したラジカルをESRで測定した結果、すべての結晶中にアミノ酸由来のラジカルが検出されたが、これらの信号はアミノ酸結晶中に形成されるものと全く異なっていた。以上の結果から、高濃度に取り込まれたバテライト中のアミノ酸分子間で放射線によりラジカル反応が生じる可能性が強く示唆された。

Research Products

• [Publications] Ayako Kai: "Hybrid Crystals of Calcium Carbonate and Amino Acids"Jpn. J. Appl. Phys.. 39, 10B. L1071-L1073 (2000)
• [Publications] Ayako Kai: "Vaterite Stabilization in CaCO_3 Crystal Growth by Amino Acid"Jpn. J. Appl. Phys.. 41, 1. 439-444 (2002)