サイエンス・テクノロジー

2021/09/11

椿の実がなる季節・・・椿油からエステルのお話し

椿の実が割れて、道に種が落ちてきます。殻の中には椿油をいっぱい含んだ子葉(黄色の柔らかい部分、双葉になる部分)が入っていて、滑りの良くない敷居にこすりつけると滑りが格段に良くなります。

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植物性脂肪である椿油の主成分は、オレイン酸トリグリセリドです。生物由来の油脂の成分は、脂肪酸(R-COOH  Rは炭化水素基)3分子と三価のアルコールであるグリセリン1分子が脱水縮合した脂肪酸トリグリセリドからなっています。
それら中でも、炭素18個からなる直鎖で二重結合を1つ持つオレイン酸(R が CH3-(CH2)7-CH=HC-(CH2)7- のもの)3分子とグリセリン1分子が脱水縮合したものをオレイン酸トリグリセリドと呼んでいます。オレイン酸トリグリセリドはオリープオイルの主成分でもあり、オリーブ(Olea europaea)から単離されたことがオレイン酸の名前の由来となっています。

Fatty-acid-triglyceride-2

 

同じ18個の炭素からなる直鎖の脂肪酸には、不飽和結合(二重結合)を含まない飽和脂肪酸であるステアリン酸(R が CH3-(CH2)16- のもの)があります。二重結合を持つ不飽和脂肪酸では、シス型(二重結合の両側の置換基が同じ側にある)の二重結合を1つ持つオレイン酸のほかにも、トランス型(二重結合の両側の置換基が反対の位置にある)のエライジン酸、シス型の二重結合を2つ持つリノール酸、シス型の二重結合を3つもつリノレン酸などが知られています。

C18-corbonicacid-example

 
生物由来の脂肪酸の大部分はシス不飽和脂肪酸ですが、高温加熱したり、マーガリンやショートニングに加工したりする過程で、二重結合がねじれてトランス不飽和脂肪酸が生成することが知られています。
トランス不飽和脂肪酸を摂取すると体内で悪玉コレステロールが増えるといわれています。また、二重結合を多く含む脂肪酸からなる油脂は、加熱や経時により酸化したり硬化したりしやすくなります。

 
脂肪酸トリグリセリドなどのようなカルボン酸(R-COOH)とアルコール(R‘-OH)の脱水縮合物の総称をエステルと呼んでいます。エステルは、カルボン酸とアルコールを酸触媒の存在下で加熱・脱水反応させると生成します。

例えば、酢酸(CH3-COOH)とエタノール(CH3-CH2-OH)を少量の硫酸の存在下で加熱すると酢酸エチル(CH3-COO-CH2-CH3)と水が生成します。この反応は可逆反応で平衡状態にあるので、原料のエタノールを過剰に使ったり、生成物の水を硫酸なの脱水剤で反応系から取り除いたりすると、平衡が右にずれて酢酸エチルの収量を増やすことができます。酢酸エチルはパイナップルのような匂いのするエステルで、溶剤として油性塗料の薄め液(シンナー)などに使われています。

Formation-of-ethyl-acetate

 
こうした有機化学反応はどのようにして起こるのでしょうか。少し専門的になりますが、酢酸とエタノールから酢酸エチルが生成する反応の反応機構を以下に示します。
まず、酸触媒となる水素イオンが酢酸のカルボニル酸素にくっついてヒドロキシカルボカチオンができ、これにアルコールの酸素が求核攻撃をして縮合物の中間体ができ、これから水が脱離するとエステルになります。水素イオンは反応には関与しますが、生成物とともに再生し消費されないので、少量あれば触媒として何度も反応を促進する役目を果たします。

Mechanism-of-esterification

 

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2021/08/25

茶粕と鉄と光から水素をつくるアイディア

鉄イオンの存在下、茶粕に光を当てると水素が発生することを、静岡の高校生が見つけました。

これは、面白い発見になりそう。

彼らは、偶然見つけたこの現象に追試を加えて、お茶に含まれるポリフェノールと第二鉄イオン(Fe3+)の錯体が光を吸収し、第一鉄イオン(Fe2+)に還元される過程、また生じた第一鉄錯体が光を吸収する過程において、鉄のポリフェノール錯体が光酸化・還元触媒として働き、有機物もしくは水の分解により水素が発生するメカニズムを提唱しています。さらに、この現象と電気分解を組み合わせることにより、低電圧の電解で水素を発生させる水素ガス製造の装置を考案しています。

 茶粕から水素発生?きっかけは歓迎会、高校生に特別賞

 茶粕と鉄イオンを用いた光化学的水素製造法

 科学の芽賞応募論文「茶粕と太陽光を用いた水素製造」

 日本水大賞論文「茶粕による鉄イオンの光還元を活用した省エネルギー水電解による水素製造」

 高校が課題研究をもとに特許出願

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2021/05/26

科学の基本は、現象を観察して、仮説を立てること

このコピーがキャッチー!!
「研究で大事なのは予想を立てることです」

6月12日(土)・13日(日)に、半田市のアイプラザ半田で、「親子孫で<楽しい仮説実験>講座」が開かれます。2日間の本格的な科学入門講座だそうです。

Tanosiikasetsujikken20210612a
Tanosiikasetsujikken20210612b

 

半田空の科学館では、春の企画展「知多のチョウと虫たち」を開催中です。

Chita-no-chou-20210424

 

ついでに、高浜やきものの里かわら美術館では、「浮世絵と日本画」を開催中です。こちらは5月30日(日)までです。シンプルかつ巧妙なデザインを堪能しましょう。

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2021/01/09

第7回 名古屋大学の卓越・先端・次世代研究シンポジウム  - 学問の意義と貢献 研究のインパクトと社会との対話 - のご案内

以下の、案内をいただきました。

 
◆第7回名古屋大学の卓越・先端・次世代研究シンポジウム◆
「学問の意義と貢献:研究のインパクトと社会との対話」開催について

 名古屋大学高等研究院では、かねてから本学の優れた研究を学内に紹介する「卓越・先端・次世代シンポジウム」を開催して参りました。今年度も第7回となるシンポジウムを早稲田大学高等研究所より安中進先生をお招きし開催いたします。
 シンポジウム詳細についてご案内させていただきますので是非ご参加いただきますよう宜しくお願いいたします。

           記

日 時:2021年1月22日(金) 10時00分-12時00分

開催方法:オンラインウェビナー
  ※新型コロナ感染拡大予防のためオンラインでの開催となります。
   ご理解の程よろしくお願いします。

対 象:どなたでも参加できます (参加無料)

その他 参加無料

【申し込み方法】:1月20日(水)申込締切
事前の申し込みが必要となります。
こちらのURLよりお申し込みください。
http://www.iar.nagoya-u.ac.jp/symposium.php

Nagoya-ac-sympo20210122

 

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2020/12/09

体験!実感! プログラミング教室 のご案内

プログラミング学習ソフトを使って、オリジナルゲームや、ロボットを動かすためのプラグラムを作って、実際に操作してみます。
対象は小学生です。ロボットコースとゲームコースがあります。

詳しくは、体験!実感!プログラミング教室/東浦町 (aichi-higashiura.lg.jp) をご覧ください。

Programming-course20200117

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2020/10/10

名古屋大学レクチャー2020「24時間を計るシアノバクテリアの時計タンパク質 -概日時計を巡って50年-」のご案内

以下の案内をいただきました。ノーベル賞受賞者など世界トップレベルの研究者の講演を聴くことができる機会で、一般に公開されています。
今回のテーマは「24時間を計るシアノバクテリアの時計タンパク質」。シアノバクテリアは、植物と同じ「酸素発生型光合成」を行う葉緑体の祖先にあたる生物です。シアノバクテリアが地球の大気を酸素が豊富な現在の大気に変えていったと考えられています。シアノバクテリアは時間を刻む時計タンパク質を持つ最も単純な生物として、人間を含めた様々な生物の体内時計の仕組みのモデルとして注目されています。

 
名古屋大学では令和2年11月14日(土)に名古屋大学レクチャー2020を開催することとなりました。
今回の講演会は「24時間を計るシアノバクテリアの時計タンパク質 -概日時計を巡って50年-」と題しまして、名古屋大学特別教授・近藤孝男先生にご講演頂くことになっており、広く市民、学生の皆様にも公開し、世界の最高の「知」に触れていただくものとなっております。是非ご参加ください。

 【日時】 2020年11月14日(土)
   開場 13:00
   開演 13:40
   終了 16:30

 【開催方法】 オンラインウェビナー
        ※新型コロナ感染拡大予防のためオンラインでの開催となります。
         ご理解の程よろしくお願いします。

 【講演】 「24時間を計るシアノバクテリアの時計タンパク質 -概日時計を
      巡って50年-」
      名古屋大学特別教授 近藤 孝男

 (解説講演)
      名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所 教授 吉村 崇

      ※詳細はHPをご覧ください。
      http://www.iar.nagoya-u.ac.jp/nulecture.php

 【対象】 どなたでも参加できます (参加無料)

 【共催】 名古屋大学、中日新聞社

 【応募】 こちらからお申し込み下さい。
      http://www.iar.nagoya-u.ac.jp/nulecture.php
      ※ 応募締め切り:11/12(木)

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2020/09/27

サイエンス講座「360度カメラと遊ぼう!」のご案内

サイエンス講座は、生活や身の回りで見られる科学とその仕組みについて学ぶシリーズ講座です。各分野の研究者より語られる研究成果をじかに学べるチャンスです。

今回は「360度カメラと遊ぼう!」。デジタルカメラの仕組みを知り、カメラのレンズで被写体を見るとどのように見えるのか体験します。実際に360度カメラを使って写真を撮り、タブレットで自由に動かしてみます。

 日時: 10月25日(日) ①10:00~10:50 ②11:10~12:00
 場所: 文化センター
 対象: 小学生以上(小学1~2年生は保護者同伴)
 定員: ①②各15名(先着順)
 講師: リコージャパン㈱社員
 申込: 10月18日(日)までに申込書をFAX、メール、または直接文化センターへ。

詳しくは、https://www.town.aichi-higashiura.lg.jp/boshu/koza_kyoshitsu/7170.html#h_idx_iw_flex_1_1 をご覧ください。

Sciencekouza-360degree-camera20201025

 

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2020/09/10

PCRとは

新型コロナウイルス感染症の流行以来、PCR検査というフレーズを聞かない日はありません。PCRとは何か。検出や判定の手法ではありません。

PCRとは、検査のサンプルを調製するための手法です。検査自体は、ウイルスの遺伝子を検出することによって感染の有無を調べるわけですが、ウイルスの遺伝子はほんのわずかしかとれないので、検体中の遺伝子の量は検出限界以下になってしまいます。

そこで、遺伝子の性質を利用して遺伝子を複製して、検出可能な量になるまで増やす必要があります。そのサンプルの増幅方法をポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction)と呼んでいます。ポリメラーゼとは、遺伝子(DNAの鎖)を合成する酵素のことです。この酵素を使って遺伝子が自己複製をする性質をうまく利用して遺伝子のコピーを繰り返し増やしていくプロセスがPCRです。例えば1本のDNA鎖を1回複製すると2本に、2本をもう1回複製すると4本、そして8本、16本・・・と30回も繰り返せば10億本以上の複製を合成できます。アメリカの生化学者キャリー・マリスは、この方法を考案して1993年にノーベル化学賞を受賞しました。

新型コロナウイルスの検査サンプルを増幅する際には、新型コロナウイルスの遺伝子は1本鎖RNAなので、RNAを逆転写して生成するDNAに対してPCRを行う逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)を用います。そして、電気泳動などのクロマトグラフィー技術を使って遺伝子を分離・同定します。あるいは、リアルタイムPCRと言って蛍光で遺伝子の量をモニターしながら増幅する方法が知られています。

新型コロナウイルスの遺伝子の検査は、1つの遺伝子鎖全体を増幅してそれを検知するのではなく、遺伝子の特徴的な部分に着目して、その部分のみを増幅するので、新型コロナウイルスそのものでなくても、検体の中に活性を失った遺伝子の断片が紛れ込んでいる場合は、それらが増幅され陽性の判定が出てしまう可能性もあります。

PCRの原理やプロセスについては、多くのサイトが図解で解説しているので、そちらをご参照ください。

https://diamond.jp/articles/-/233788

https://m-hub.jp/biology/1898/105

https://www.thermofisher.com/jp/ja/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/pcr-education/pcr-reagents-enzymes/pcr-basics.html

https://www.falco-life.co.jp/oyaku/iden/pcrgenri.html

http://www.eiken.pref.kanagawa.jp/002_kensa/02_gene/200626_pcr.html

http://www.biken.osaka-u.ac.jp/news_topics/detail/1118
 

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2020/09/05

ブログを読んでくださった方からこんな本をいただきました。

つれづれログの投稿の中で一家に1枚、元素周期表という記事があります。この記事を読んでくださった出版関係の方から「こんな本を編集したので感想をください」とお手紙と本をいただきました。ちょっとサプライズでしたが、ブログを読んで嬉しくなったとのこと。お手紙をいただいて本人はもっと嬉しくなりました。ありがとうございます。

本の名前は宮沢賢治の元素図鑑。宮沢賢治は子どもの頃から鉱物集めが趣味で、旧制盛岡高等農林学校(現岩手大学農学部)では自然科学を学びました。賢治の詩の中には鉱物や元素のことがたくさん出てきます。そんな賢治の詩にちなんだ元素の解説図鑑です。

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ところでところで、元素とは何でしょう。元素とは、万物の根源となるそれ以上分割できない要素(化学においては原子)のこと。原子を構成する陽子の数が同数の原子の集まりです。陽子数の順に原子番号が振られていて、現在、陽子数1の水素から陽子数118のウンウンオクチウムまでが元素周期表に表示されています。自然界に存在するのは原子番号92のウランまでで、それ以上のものは加速器などで人工的に造られ、不安定で寿命の短いものがほとんどです。
ここで、「万物の根源となるそれ以上分割できない要素」に対して、個々の粒子に着目するときは「原子」、種類に着目するときは「元素」と呼びます。例えば、元素の種類と化学的性質は原子核の陽子数で決まるので、水素原子(自然界に最も多く存在する陽子1個のみのもの)と重水素原子(原子核が陽子1個と中性子1個からできているもの)は異なる原子ですが、元素の種類は同じ水素です。

元素の中で一番単純なものは、陽子数1個の水素です。その次は、陽子数2個のヘリウムです。両方とも原子核が単純なので空気よりも軽い気体として知られています。陽子1個の水素原子が2つ結合した水素分子(H2、陽子2個分)は、陽子2個と中性子2個でできたヘリウム原子が単独で存在するヘリウム分子(He、陽子2個+中性子2個分)と比べて約半分の重さになります。気体の場合、同じ体積当たりの分子の数は同じになる(アボガドロの法則)ので、常温で窒素(N2、陽子14個+中性子14個分)より軽い気体は水素とヘリウムしかありません。
水素の方がヘリウムよりも軽いので空飛ぶ風船の中身には適していますが、水素は空気中の酸素と激しく反応して燃える性質があるので、気球やおもちゃの風船に使うガスにはヘリウムが使われています。軽くて単純な元素は、沸点が低い性質も持ち合わせています。ヘリウムの沸点は-269℃で、液体ヘリウムはリニアモーターカーやMRIの超伝導磁石を冷却するのに使われます。

窒素と酸素の次に重い気体はフッ素です。フッ素は他の元素ととても結びつき易くヘリウムとネオンを除く全ての元素と化学反応をします。フッ素とカルシウムの化合物で、蛍石という鉱物があります。熱を加えると発光することから蛍石と名付けられました。フッ素は虫歯予防の歯磨きに使われたりします。これはフッ素がカルシウムと結びつきやすい性質を利用しているのだと思います。

セレンという元素をご存じでしょうか。イオウと似た性質を持つ元素です。セレンはフケ・痒みを防ぐためにごく少量をシャンプーの成分として使ったり、また、セレンに光を当てると電気伝導性が大きく変わる性質はゼロックスコピーの原理に使われたりしています。

賢治が27歳の時に、東北本線の信号機“シグナル”と岩手軽便鉄道の小さな腕木式信号機“シグナレス”の切ない恋をユーモラスに描いた童話の一節「五日の月が・・・鈍い鉛のやうな光で」から鉛も登場します。鉛の英語名“lead”は低い温度でも融けやすい“溶融性”が語源のようです。ラテン語名“Plumbum”はちょっと華やかな語感があって元素記号“Pb”の由来になっています。日本では長い間「おしろい」に炭酸鉛を使っていましたが、毒性があるため1953年に禁止されています。鉛はいまでも優れた電極材料として車載用の鉛蓄電池や、陽子数82で原子核の密度が高いことを活かして放射線の遮蔽材料として使われています。

こんな感じで、それぞれの元素の性質をトピックスを交えながら平易に解説する本です。宮沢賢治の作品に出てくるすべての元素の他、現在知られている118元素とそれらを含む鉱物について、宮沢賢治の生涯と作品に触れつつ、ちょっと文学的に解説してくれます。最初から読まないとストーリーについて行けないような物語ではないので、気楽に元素のことを知るにはお手頃ではないでしょうか。

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2020/07/22

オンラインセミナーのご案内 ~災害(地震・気象・感染症)と気候変動について~

東北大学 震災10年の知と未来事業

Fb-shinsai10nen-miraijigyou20200722


 

【世界の市役所をハックする!】モリゼミオープンレクチャーvol.3
オランダから学ぶ気候変動との付き合い方 〜私たちは地球のために何ができるのか〜

Fb-morizemi3-20200802

 

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