超ミネラル水ショット  読書ノート 原口紘炁著 「生命と金属の世界」                               

                 
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「生命と金属の世界」  原口紘炁著  378P

まえがき

「拡張元素普存説」~微細小宇宙説

生体金属支援機能科学~メタロミクスを体系化~生体科学の研究 栄養と食生活 病態診断と医薬品開発

健康や病気も微量の金属の摂取に影響を受けている

Ⅰ、序論~人間と金属のかかわり

1、人間による金属の利用

古代文明発祥の地は、現在砂漠化している

2、生命とミネラル

「食物を燃焼させたときに灰分として残る無機質」~栄養学の定義  2~3%

どのように利用されているか、化学の立場から解説する。

3、人体に多く存在する元素~常量元素

水はHとOの角度が106℃

常量元素~0.01%より大きな元素

4番目に多いのは窒素(N)で,約3%含まれています。図13に
はタンパク質を構成するアミノ酸であるグリシンとシステイン,および
核酸塩基の基本構造であるピリミジン環とプリン環の化学構造を示して
あります。

窒素の含有量は植物よりも動物に多い 

骨~(Ca ,P)2.5%でおおくはない。

硫黄を含むシステイン メチオニン  は生体中の金属イオンの働きを支配する。

99.4%  残りの0.6%が微量元素~約80元素
(ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン クリプトンは希ガスだが、ミネラルとして扱う)






4、人体中に微量に存在する元素~微量元素

Fe  F Si Zn ~微量元素

Al Cd Hg As Cr~超微量元素 ~有害と考えられている

Co~B12に含まれる~造血作用に必要

5、生体元素の濃度表示法

重量濃度、容積濃度 体積濃度

①主成分元素  100~1%

②少量元素   1~0.01%

③微量元素    0.01~0.0001%(1~100ppm)

④超微量元素   0.0001%以下 (1ppm以下)

湿重量濃度(fresh weight concentration)  乾燥重量濃度( dry weight concentration)






6、微量を表す単位

1ppm=10(-6)~10のマイナス6乗)

7、常量元素と微量元素

常量元素=主要元素+少量元素

微量元素=微量元素+超微量元素

常量元素~軽い元素11種

必須微量元素~重い元素(モリブデン、ヨウ素、鉛)









8、拡張元素普存説

1930年代中、ドイツの地球化学者  ノダック夫妻~元素普存説~「岩石・鉱物中に検出できない元素が含まれていないと考えるのは正しくない。
将来科学技術が、分析技術が発達すれば、一片の岩石または鉱物にも周期律中のすべての元素が検出されるはずである。」現在では正しいと認められている。

「拡張元素普存説」(Extended Aii Present Theory of the Elements)~「地球上の岩石・鉱物にすべての元素が含まれているならば、岩石や鉱物にさらされて
風化し、元素は徐々に溶解し、河川や湖に流れ込み、そして、土壌中にも含まれます。その土壌で育成する植物は根を通して水分とともに土壌中に含まれる
養分を吸収しますので植物中にもすべての元素が含まれているはずです。そして、動物は水を飲み、植物も動物も摂取しますので、当然にも人にもすべての
元素が含まれているはずです。」~高感度、多元素同時分析法の発展により可能になった。

Ⅱ、生体中の金属~必須性と有害性

1、拡張元素普存説の証明

10年前に著者が提唱。

現時点で約50が判明(メタロミクスフォーラムでは72と公表~原口 揮発性、放射性元素を除くと78中72なので、元素小宇宙説 は立証さて他と言う)

桜の花びらと葉  花びらにはP、Zn、Feが多いのは、成長する部分であることをあらわしている。~人と同じ

お茶の葉も桜の葉もKが多い。お茶を飲むとKを多く摂れる。

Alはアルツハイマーの原因である。

茶葉はミネラルの良い供給源。

カテキン~血圧上昇抑制作用、血中コレステロール調節作用、血糖値調節作用、抗酸化作用、老化抑制作用、抗突然変異、抗癌、抗菌、抗う蝕、
      抗アレルギー作用

       厚生省はこれらの効能を認め、特定健康食品として数点の商品を認可している。一度に多量摂取は禁物。(wikipedia)

       抗酸化作用はFe、Mn、Cuが関係

2、細胞中にも全元素が存在する。

生化学や医学では細胞中のたんぱく質や核酸の1分子を検出して、その動くを追跡する研究も行われている。

細胞中の1原子を検出することは無理だが、細胞の中に全元素が含まれることを証明できる可能性はある。~細胞小宇宙説

イクラ~DNAの含まれるPが多い。(3849ppm)細胞分裂の準備。  Kも多い(2440ppm)   Naは細胞外元素だが5分の1と少ない(435ppm)

生物濃縮係数は海洋生物が海水中の元素をどのくらい濃縮しているかを表す。一般には有害金属をどのくらい濃縮して摂取しているかを表すが、生物が必要としている元素の指標ともなる。

イクラにはFeが海水の500000倍、P、Cu、Co、Mn、Seが10000~50000倍含まれる。

イクラには50を超える元素が検出、定量された(その後72が検出、定量された~メタロフォーラムでの原口の公演~細胞小宇宙説が証明された)

人の細胞では、小さすぎて現在の技術では検出できない。

3、金属元素に対する生物の応答

最適範囲は3~5桁と考えられる。~セレンの場合は0.1ppmで欠乏症、
10ppm以上で発ガンが起こる。2桁しかその範囲がない。












4、生体必須元素

米 「ヒトにおいて必須元素」はよくコピー出来ていない。次の通り。~Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo、I

動物にとって必須元素のほとんどは植物にとってもそうである。

「必須元素」とはある特定の元素を欠乏させたとき発症する場合のその元素を言うが、「ミネラルの欠乏が現代病の原因である」
こととの関係は何だろう。(松下)

日本では水道水中に1ppmのフッ素が含まれる。海水中に1.3ppm含まれる。

6、金属の有害性と毒性

重金属~比重4以上

LD50~半数致死量   LD100~全数致死量

ASO(亜ヒ酸)~猛毒

ヒ酸イオン、シアン化イオン~酵素と反応し、その機能を不能にする。(呼吸系酵素障害は体内酸素の供給を止める。)

遺伝子の突然変異~変異原性試験

ウイルス、微生物性の病気の場合の薬は、過剰症領域の初期領域を利用している。~薬は毒

臓器選択性医薬品~機能障害の原因となる酵素の働きを止めるよう作用している。この場合、正常な酵素も影響を受けて副作用を起こす。

Ⅲ、元素の化学的特性。

1、元素の概念

デモクリトス(BC460年ころ)~世界は空虚と無数の原子からなる。

BC8000年メソポタミア 鉄の精錬   エジプトのナイル文明  インド文明   中国文明  に伝わる

2、元素の周期律表

1803年 ドル7トン 原子説   1818年 ぺリセリス 原子量の決定   1869年 メンデレーフ 周期律表

3、原子番号と原子量

4、原子構造と同位体

5、原始における電子配置

6、元素の化学的分類  金属元素は生体内ではイオン化されている。 dブロック  fブロック元素はアミノ酸、たんぱく質、核酸の生体有機化合物と結合して
                                                                                   錯体化合物を作る。

7、化学結合の種類

①イオン結合 ②共有結合  ③配位結合 ④水素イオン結合

8、分子とモル濃度  1モルには6x10の23乗の分子を含む

Ⅳ、地球における元素の分布

1、地球の誕生と構造

2、宇宙と地球の元素組織の比較

太陽系宇宙  H>He>O>C>Ne>N>Mg>Si>Fe>Al

地球      O>Fe>Si>S>Mg>Al>Ca>Ni>Cr>P

3、元素の地球科学的分類

4、地殻の平均元素存在度

①典型元素  地殻:O>Si>Ca>Na>K>Mg>H>P>F

         地球:O>Mg>Si>S>Al>Ca>P>Na>C>H

②遷移金属元素  地殻: Fe>Ti>Mn>Zr>V>Cr>Ni>Ce>Du>Y

            地球: Fe>Ni>Cr>Ti>Co>Mn>V>Cu>Zr>Mo

5、堆積物の化学

親鉄元素(Si、Fe、Al、Mg、Ti、)は堆積物と岩石中にはほぼ同じ濃度である。

親銅元素(Cu、Zn、Pb、Cd、)が相関直線より上に位置している。
つまり、堆積物の中ほうが、花崗岩の中より濃度が高い。(多く含んでいる。)
親銅元素の多くは生体必須元素で生物活動に関与している。
プランクトンの中に濃縮される。これらはたんぱく質や有機酸と結合している。

黒色シルト状粘土粒子は、水中のアルミニウムや鉄の水酸化物コロイド粒子が
金属と結合した生物起源生体物質を吸着して粒子成長して沈降したものである。
(糸巻きボールモデル)

その結果、生体必須微量元素の含有量が花崗岩より多くなっている。

古代文明が、大きな川の河口付近に起こったのは、上流で堆積された水生起源粒子が、
氾濫により河口に流された。これが、肥沃な大地となった。

6、土壌の元素粗製

土壌の特徴~①水分を保持できる。②有機物を豊富に含んでいる。③微量栄養素(微量元素)を供給できる。

①典型元素

地殻:O>Si>Al>Ca>Na>K>Mg>H>P>F

土壌:O>Si>Al>C>Ca>K>Na=Mg>N>P

②遷移金属元素

地殻:Fe>Ti>Mn>Zr>V>Cr>Ni>Ce>Cu>Y

土壌:Fe>Ti>Mn>Zr>V=Zn>Cr>Ni=Ce>Y

Znが1.3倍土壌の方が多い。ZnはDNA、RNA、たんぱく質合成、細胞分裂制御、生体反応制御などの生命活動に関与している

7、地球生態系

Ⅴ、海洋における元素の循環

海洋で38億年前に原始生命誕生

1、海は生命の母

40億年前に海が出来た。  原始大気~HO、 HS、CH4 、NH3、CO2  塩素が火山で噴出し、水と反応して、塩酸の雨を降らせた。
この酸性雨が岩石を溶かして、Na、K、Mg、Caイオンが海中に溶け込んだ。Caイオンは海水を塩基性にしたので、CO2 が懐中に溶け込むことにより
大気中の二酸化炭素の濃度が低下して、地表の温度が下がった。

2、海水の化学成分

3、海洋の大循環ーベルトコンベアーモデル

海水の平均滞留時間~3200年~蒸発してまたもとの海水に帰る時間。

2000年周期 グリーンランド沖で沈降流。 海水密度は0℃で最大。
北太平洋で湧昇流。 一部はインド洋で湧昇流。窒素、珪素、りんが
1000~2000mから巻き上がってくる。→プランクトン育成 
この3地点は良い漁場。











5、外洋海水中の元素濃度

海水も拡張元素普存説が適用可能。

鉄、アルミニウムが0.03ppbと低いのは、海水のPHは8程度で、弱塩基性のため、水酸化イオンと反応してコロイド粒子となって沈殿
                                                                         している為。

海水表層の方(有光層~200m)が、プランクトンの食餌になる為、ミネラル濃度は深層よりやや低い。

6、元素の海洋化学的分類

①栄養塩型元素~C、N、P、Si(常量必須元素)  Ni、Zn、Cr、Cd、Fe(微量必須元素) Agやランタノイド元素も栄養塩型元素に含まれるが、
           現時点ではその必須性は証明されていない。

②捕獲型元素~Al、Mn、Ti、La、Pb、Ce、Co、Te、Bi~水酸化物やオキソ酸のコロイドを生成しやすいため、浮遊粒子状物質に吸着して、
          海底に沈降しやすいため。これに、生体微量必須元素、Mn、bp、Coが含まれるが、その原因は未解明。

③保存型(定常型)元素

海水中濃度が1ppm以上の元素。アルカリ元素、アルカリ土元素、ハロゲン元素。S,B、Mo、U、V。
濃度が高いので、プランクトンの食餌の影響を受けない。また、プランクトンの摂取量が少ない。

7、マーチンの鉄仮説~表層海水中の鉄濃度は非常に低いので(0.03ppb)、プランクトンの増殖因子である。従って、海水にFえを撒けば、
               プランクトンが増殖して、大気中の二酸化炭素を減らすことが出来る。~現在実験中(生態系のかく乱に注意。)

8、食塩と微量金属

8倍ほど濃縮~硫化カルシウムが沈殿~かん水
かん水を更に5倍に濃縮~NaClが沈殿=残った海水がにがり


























6、生体物質の種類と役割

1、生体を構成する物質

2、アミノ酸

たんぱく質の構成成分として、構造形成と機能発現に関与。他に。代謝中間体、神経伝多雨物質としても重要。


特徴~弱酸性、  酸性溶液中~(a)   中世溶液~(b)  アルカリ性溶液~(c)  立体構造を持つ~生体では全てL体。
   ~20種類のアミノ酸はDNAで遺伝暗号にコードされている。生体内にはこれ以外のアミノ酸が多数存在する。
   ~解離性プロトンをもつアミノ酸は金属錯体を生成する。

3、たんぱく質

ペプチド結合~-CONH-

ある種の分子や金属と結合して酵素活性を示す物が有る。~補因子(co-gfactor)

ホロ酵素~補因子が結合した酵素。 アポ酵素~補因子が結合していない酵素

コンフォメーション(立体構造)~繊維たんぱく質(疎水性)~結合組織   球状たんぱく質(水溶性)~輸送たんぱく質、酵素

①一次構造

②二次構造

αへリックス構造~C=O基と-N-Hとの間で水素結合によって規則的な立体構造、一回の螺旋構造の間に4個の水素結合が形成され、安定化
βシート構造~複数のペプチド鎖が平行に並んでいて、異なるペプチド鎖の間で水素結合が形成されるため、
         アミノ酸残基毎に平面の板がひだ状にならんでいる構造

③三次構造~二次構造の組み合わせによって形成される実際のたんぱく質

④四次構造

オリゴマーたんぱく質~複数のポリペプチド鎖が結合して機能を発現するたんぱく質    サブユニット~その構成たんぱく質のポリペプチド鎖

4、糖質

金属と結合しない。

5、脂質

不飽和脂肪酸の融点は低い。

Ⅶ、金属と生体物質の結合-金属錯体の生成

1、酸と塩基

2、PHの定義と緩衝作用

血液のPH=7.4±0.2  PHが狭い範囲で保持されている溶剤~緩衝溶液

3、ルイスの酸塩基説

酸~電子対受容体  塩基~電子対供与体  金属イオンはルイス酸

4、錯形成反応

5、硬いおよびやわらかい酸塩基

①硬い酸~イオンの体積が小さく、表面電化密度が大きい金属イオン~Al、Mn、Ti、Co、Fe、Sn、Mo、Cr、VO、UO

②柔らかい酸~イオンの体積が大きく、表面電化密度が小さい金属イオン~Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Hg、Pb、Pt、Pd

③硬い塩基~外部から電場をかけたときに分解しにくく、電気陰性度が大きい配位原始を持つ配位子~F、Cl、CO3、 NH3   

④柔らかい塩基~外部から電場をかけたときに分極しやすく、電気陰性度が小さい配位原始を持つ配位子~Br、S、アミノ酸

金属イオンと生体物質の反応を考える際には、酸素とイオウのいずれかとの親和性がおおきいかが重要。

原始生命は酸素のない環境の中。現生命は酸素の有る環境の中。

現生命においては細胞の中の環境が、これに当たる。~細胞の中では亜鉛、銅など硫黄との親和性が大きい。 ~柔らかい酸である金属イオンが生理活性の
                                                                     発現のために多様な働きをする。

6、金属錯体の構造

Ⅷ、金属とたんぱく質

1、生物における金属の働き

クロロフィルのにはマグネシウムが含まれる。

オーストラリアでの海岸病においてコバルト欠乏症が原因であることが明らかになった。~1948年B12の発見

2、金属とアミノ酸の錯体

3、金属たんぱく質の種類
たんぱく質のp30~40%は金属たんぱく質

4、ポルフィリンとその類似化合物

5、鉄たんぱく質

①ヘモグロビン~酸素運搬

ヘモシアニン~えび、かに、ザリカニ 銅たんぱく質

ヘモバナジン~ホヤ~Vを濃縮する

②ミオグロビン^筋肉細胞に存在 ヘモグロビンから酸素を受け取って、貯蔵する。

6、金属イオンの運搬と貯蔵

①ヒト血漿中のタンパクシツ成分

血漿~赤血球、白血球、血小板を除いたもの~フィブリノーゲンと血清の合計。

未解明の金属を含んでいるはずだ。

②トランスフェリンとフェリチン

フェリチン~肝臓細胞に含まれる鉄を貯蔵する。

トランスフェリン~1分子に2個の3価鉄を運ぶ。

③血清アルブミン~亜鉛、銅を運ぶ。血清中に最も多く含まれるタンパク質  
            クエン酸も鉄、亜鉛、銅を運ぶ(超ミネラル水「オキジン」にはクエン酸が添加されている。)

7、不思議な金属タンパク質、メタロチオネイン

防御能力に関係している~カドニウム、銅等の重金属が大量に取り込まれると、肝臓や腎臓で誘導合成される。

生物種に拘わらず、60~61個のアミノ酸から出来ていて、そのうちの1/3に相当する20個のアミノ酸がイオウを含むアミノ酸であるシステインである。

他のアミノ酸のは種類によって多少変わるが、システイン残基の位置は全ての生物種に共通する。

システインが親銅性元素であるカドニウム、銅、水銀などの重金属と結合して、体内への侵入を防除する。

8、耐糖能~グルコース代謝

耐糖能~血液中のグルコース濃度が一定に保たれていること~これを超えたとき~糖尿病

糖代謝機能の低下によって起こる~この糖代謝機能に関係しているのが3価のクロム((そのメカニズムは不明)6価クロムは酸化作用が大きく有害)

健常ヒトの血中濃度~0.5ppb  糖尿病ヒトの血中濃度~0.1ppb以下と低い。

Vが効果的(桜井教授)  投与中は効果が有るが、やめると効果がない。(実用化していない。)

9、血液のPHは7.4±0.2

炭酸脱水酵素(亜鉛を含む)が炭酸の平衡を制御している。

CO→←HO +CO

10、その他の金属タンパク質

Ⅸ、金属酵素の働き

1、酵素反応

2、酵素の分類

①酸化還元酵素~オキシターゼ、ペルオキシターゼ  モノオキシターゼ

②転移酵素~基質分子のアルキル基、カルボニル基、アミノ基、リン酸基などの官能基を別の基質分子に移す。

③加水分解酵素~C-C,C-N,C-O,P-Oの一重部分に、水分子が賦課した後で分解されてOH基の転移が導入される。

④脱離・付加酵素~C-C、C-N、C-N、C-Oなどの結合を開裂させて、種種の官能基または原子団を脱離させて、二重結合や感情化合物を生成
            する反応を触媒する。
            これとは逆に、C=C、C=N、C=Oなどの二重結合に水素や官能基を賦課する。(付加酵素)

⑤異性化酵素~基質の元素組成を変えずに、分子の構造を変化させる。

⑥合成酵素~複数の基質結合反応を触媒する。ATPのリン酸基の乖離エネルギーが利用される。

3、補酵素

アポ酵素~補酵素を含まない酵素  ホロ酵素~補酵素を含む酵素

酵素の基質特異性はアポ酵素が機能している。 補酵素は反応を機能させる。  複雑な反応

単純タンパク質酵素は補酵素なしで機能する   単純な反応

4、金属酵素の種類と役割

カタラーゼ

ウレアーゼ~尿素を加水分解してアンモニアと二酸化炭素に変える。10個のNiを含む。

カルボキペプチターゼ~亜鉛酵素~タンパク質のカルボキシル末端からアミノ残基のペプチド結合を加水分解して切断する酵素。

5、カタラーゼ:過酸化水素の分解

H→H2O+1/2O2

 a,水和イオン:1mole/min b、ヘム鉄部分のみ:1000mole/min
 c、複合タンパク質カタラーゼ:100億 mole/min

ヘモグロビンによって運ばれてくる酸素による生体内の酸化障害を防御している。

6、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)~生物によって含まれる金属が異なる。(Mn、Cu、Zn)

  スーパーオキシドをぺルオキシドに換える。

7、有機過酸化物の分解~セレンを含むグルタチオンペルオキシターゼ~有機化酸化物を分解する(-C-O-OH)

8、通風の原因となる尿酸の生成

アデニン塩基、グアニン塩基の分解成分として生成される。その過程で、酵素が使用される。

尿素は腎臓でニッケル酵素であるウレアーゼによって、アンモニア、二酸化炭素に分解される。

9、アミノ酸の再生工場=カルボキシペプチターゼ 亜鉛を含む  不要のタンパク質をアミノ酸に戻す。

10、アルコールの分解 アルコール分解酵素 4個の亜鉛 エタノールからアセトアルデヒド  アセトアルデヒド分解酵素 亜鉛 肝臓内で分解される

11、遺伝子の合成~DNA 合成酵素、RNA合成酵素  2個の亜鉛を含む

ジンクフィンガー反応

発育障害、食欲不振、下痢、嘔吐、皮膚発育不全、運動失調、味覚障害、腸性肢端夫皮膚炎、奇形、創傷治癒遅延、易感染、免疫不全,

免疫不全、精神障害、口内炎、生殖機能不全、。そのた多くの生活習慣病は亜鉛不足が証明されるかもしれない。

12、NaーK ポンプ

必須常用ミネラル~Mg:酵素の活性化、核酸構造の安定化、血液や細胞内のNa,Ca,K濃度のバランス調整

Ca~細胞内:0.0001mM、細胞外:1mM

カルシウムポンプ、カルシウムチャネル、 細胞内1mM 細胞外 0.0001mM  細胞活性化、筋肉収縮、血液凝固因子

Na:細胞外150mM 細胞内:20mM   K:細胞外5mM  細胞内:160mM  浸透圧差~物質輸送 

1分子のATPのエネルギーを用いて、3個のNaを細胞内に運ぶ。 2個のKを細胞外に運ぶ。

植物と動物ではNa、Kの細胞内外濃度は逆である。(その理由は不明)

Ⅹ、核酸と金属

核酸と金属イオンの相互作用については不明な点が多い。

Mnイオンが核酸の3次元構造の保持に必要。金属イオンと核酸構成分である、塩基、ヌクレオチド、ヌクレオシドとの結合については詳しく研究されている。

1、核酸の役割。

DNA~核¥、ミトコンドリア、葉緑体にある。  RNA~リボソームでたんぱく質を合成する。

核酸に特定の金属が含まれていて、生物学的機能と役割を担っているか、は不明。核酸の構成部分も金属イオンと結合し、錯体を作る潜在的能力が有る。

2、核酸の構成成分

①塩基~プリン:アデニン、グアニン   ピリミジン:シトシン、ウラシル、チミン  

②糖 リボース;RNAで構成要素、デオキシリボース:DNAで構成要素

③ヌクレオシド~塩基と糖が結合したもの

④ヌクレオチド~ヌクレオシドにリン酸が結合しもの。

AMP、ADP、ATP    DNA、RNAを構成。エネルギー代謝。

ヌクレオチドを含む化合物が酵素反応の補酵素として働く。

ヌクレオチドは糖と結合して、グリコーゲン、セルロースの合成において、糖供与体として機能する。

3、DNA

4、RNA  リボソームRNA~たんぱく質と複合体を形成して、リボソームとなり、細胞質内でタンパク質合成の媒体となります。
       トランスファーRNA ~たんぱく質合成に必要なアミノ酸をリボソームに運ぶ。
       メッセンジャーRNA

5、核酸の変性

6、核たんぱく質複合体~たんぱく質と結合して、核たんぱく質と呼ばれる複合体を形成する。遺伝情報の伝達および、たんぱく質合成に重要な働きをする。

             DNAとたんぱく質が結合~リボ核たんぱく質  

                 RNAとたんぱく質が結合~リボソーム~細胞、ミトコンドリア、葉緑体野中に在る。mRNA、tRNA、たんぱく質と結合mRNAに
                                 記録された情報を基にたんぱく質を合成する。~詳細はかなり複雑。

7、核酸塩基と金属イオンの相互作用

核酸およびその構成成分と金属イオンの相互作用については,遺伝情報の伝達との関連で多ぐの研究が行われてきましたが,
核酸の機能発現に関する金属イオンの生物学的な役割についてはよく分かっていません。しかし,私が提唱する拡張元素普存説の観点からは,
核酸が存在する細胎内にもすべての金属元素が存在するはずであり,核酸はそれらの金属元素と何らかの相互作用をしていると考えられます。

表10-2には,市販のDNA・Na塩(デオキシリボ核酸・ナトリウム塩)について,硝酸分解後,ICP-AESとICP¬MSで測定した元素濃度をまとめておきます。
このように市販の核酸中には多くの元素が含まれていますが,これらの金属元素が核酸と結合して存在しているのか,または核酸の分離・精製過程において
混入した単なる不純物であるかは全く分かりません。しかし,表10-3のデータは,DNAが多くの金属元素と結合できる可能性を示すものだと考えています。

核酸塩基中の窒素原子は解離性プロトンを有しているので、窒素原子の位置で金属イオンと錯形成ができる。


超ミネラル水が遺伝子ミネラルであるか否か、この辺のところを明らかになればよい。今、盛んに研究、であることが判明した。
拡張元素普存説から推察すれば、その可能性が高い。(松下)

8、ヌクレオシド、ヌクレオチドと金属の結合

10、核酸と金属イオンの相互作用

 ポリペプチドである核酸は,多くのリン酸基が結合しているために負
電荷をもっていますので,高分子電解質と考えることができます。この
ような電解質である核酸は金属イオン,とくにアルカリ土類金属イオン
(Mg2+”、Ca2+”)と静電的な相互作用をしていると考えられますが,表10-
2に示しましたように,多くの金属イオンがDNA中に存在するとなる
と,非静電的な相互作用,すなわち錯形成によって結合することも考え
られます。しかし,核酸と種々の金属イオンの相互作用については,前
にも述べましたように核酸中の金属が結合して存在するのか,単なる不
純物として存在するのかを判別する実験法がなく,また核酸が高分子で
あるためにX線構造解析も難しいために,明確な研究が行われてない
のが現状であります。                 ・
 その中でも,核酸とアルカリ土類金属イオンであるMg2+”、Ca2+”と
の相互作用については多くの研究が行われてきました。その実験法とし
ては,透析平衡法,電気伝導度測定、金属イオンの活量測定,熱測定,
核酸の構造変化測定などの様々な方法が利用されてきました。その結果,
Mg2+゛とCa2+”は静電的または非静電的な相互作用によってリン酸基
の電荷を中和しますので,DNAの二重らせん構造を安定化することが分かつています.
また,図10-10に示しましたtRNAでも,とくにMg2+”゛が構造の安定化に寄与していると考えられています。図l0-15には,核酸とMg2+”゛の
相互作用の複式図を示しました。図のaは静電的相互作用で,Mg2+”がリン酸基の周囲に存在している場合です。図のbはMg2+”とリン酸基
の負荷電荷がイオン対を形成する場合です。さらに,図のcは1:2結合対形成の例で、この場合にはMg+2”はリン酸基中の酸素に配位して
いると考えられます。図10-15のMg2+”゛の相互作用の例はCa2+”でもほぼ同様に起こると考えられますが,核酸の場合にはMg2+”との
相互作用が強いようです。

核酸と金属イオンの相互作用を調べる方法として、溶液の吸収スペクトルを
測定する方法があります。図10 - 16にはその一例として,
DNAにMg”2+”とMn”+2”`を加えたときのスペクトル変化を示しました。
図10 - 16では,Mg”+2”¨-を加えた場合にはスペクトルはそれほど変化しま
せんが,Mn”+2”を加えるとスペクトルの吸収極大が長波長側にかなり移
動しています(レッドシフト)。このことは,Mn”+2”もDNAとMg”+2”よ
りも強い相互作用をすることを示唆しています。また,透析平衡法によ
る研究によると,Mg”+2”と核酸との結合の強さは次の順になることが知
られています。

        tRNA>DNA>変性DNA>リン酸基

米 <Mg”2+”>は2価のプラス・マグネシウムイオンを表す。








ⅩⅠ、生体中の微量金属を測る。

1ppt(1x10"-12"g/ml~1ppb1x"-9"g/ml)の制度が必要

1、微量分析概論

2、感度と検出限界

3、正確さ、精度、選択性

4、ICP-AESとICP-MS

高感度で多元素同時分析が必要。

5、検出限界の比較

6、ヒト血清の分析

7、ヒト血清の多元素相関解析~病態診断















8、血清中には希土類元素も存在する。

MRI撮影にガドリニウムが患者に投与され、後排泄されるので、河川、海中濃度が上がっている。10年後、20年後にヒトの血清中
ガドリニウムの濃度があがってくる。

希土類元素の生化学的役割は未解明。

血清中希土類濃度÷希土パターン:地球の原始物質と考えられる隕石中の希土類元素濃度。

血清中濃度の方が海水中濃度より高い。V型パターンで類似している。原始生命が海で誕生した記憶を残している。

9、毛髪中の元素濃度

10、骨髄中の元素濃度

亜鉛濃度が高い~骨髄のように幹細胞を生産する臓器においては、
            遺伝子合成や細胞分裂が盛んに行われているたえに、
            その制御因子である亜鉛が働く為。




ⅩⅡ、環境問題と金属

1,日本における環境問題の歴史

2、化学産業と公害問題

3、地球の歴史と地球時計~午後1159分59秒

2-2 地球の歴史と地球時計 

 年 代  事 象
 46億年(前)
 40億年
 38億年
 28億年

 20億年
 10億年 
 5億年 
 7000万年 
 500万年
 5万年
 200年 
 現在
 地球の誕生
 海洋の誕生
 生命の誕生
 光合成による酸素の合成 (シアノバクテリアの1種藻類)
 2価のFeが3価に酸化、沈殿した。 
 大気中の酸素濃度の上昇
 成層圏オゾン層の形成
 植物・動物の海洋からの上陸開始
 恐竜の絶滅
 人類の祖先が誕生
 ホモサピエンスの誕生
 産業革命
 ?

* 人類誕生の時間→1日の中の23時59分59秒。地球誕生からの時間(46他年)でホモ
  サピエンスの誕生からの時間(5万年)を割って,1日の時間に換算した値である。         

4、地球環境問題

オゾン層の破壊~DNA,RNAが紫外線領域に強い吸収力を持っているため、破壊されやすい。

5、「生命と金属の世界」から見た地球環境問題。

化石燃料から発生する二酸化炭素の半分は、その行き場所が未解明。

6、環境基準

ⅩⅢ、食物と金属

1、食生活と健康

2、生命の水

アルコール1分子につき、10~20分子の水が水和した状態で、腸から吸収される。 5%しか体内にない自由水が枯渇して、機能水が細胞から奪われ
急性中毒になる。(一気飲み)適度な量は亜鉛の吸収を促進するが、飲みすぎると排出される。

3、飲料水の条件

一日に必要な量~2~2.5L

市販のミネラルウオーターに含まれる金属イオン濃度は水道水と同じか、それ以下であり、ミネラルの補給には役立たない。水道水には低分子のミネラルが
含まれているが、ミネラルウオーターには含まれていない。

4、ビタミン類~生体内の代謝作用によって誘導体に転換されて、補酵素として機能する。

5、ミネラルの栄養所要量

*年齢30~49歳の場合  
 表13-7 日本人のミネラルの栄養所要量(第六次改定)*
元素
一日所要量(mg)
許容上限
 男
 カルシウム(Ca)
 鉄(Fe)
 リン(P)
 マグネシウム(Mg)
 カリウム(K)
 亜鉛(Zn)
 銅(Cu)
 セレン(Se)
 マンガン(Mn)
 クロム(Cr)
 モリブデン(Mo)
 ヨウ素(I) 
 600 
  10 
 700
 320
 2000 
  12
   1.8
   0.055 
   4.0 
  35
   0.030 
   0.15
 600
 12
 700
 260
 2000 
  10
   1.6
   0.045
   3.5
  30
   0.025
   0.15  
 2500
   40
 4000
  700
   -
   30
    9
    0.25
   250
    10
   250
     3

所要量の1.5倍~2倍摂取することを進める。

6、食物中に含まれるミネラル

ⅩⅣ  健康と病気

1、元素の欠乏症と過剰症

2、金属元素の欠乏症と過剰症

① 鉄~鉄欠乏症では、亜鉛濃度に変化はないが、銅とセレンが顕増加する。
   銀、ストロンチュウム増加傾向に在る。リンはやや減少傾向に在る。
② 亜鉛~金属酵素は100種類を超える。たんぱく質の代謝、脂質代謝、
  糖代謝、核酸代謝、細胞分裂の制御。味覚障害。貿感染(病原性細菌や
  ウイルスによる病気に感染しやすい。)に対する抵抗力の低下、
  免疫機能低下(免疫不全になりやすい。)も引き起こす。ほかに、
  矮小発育症、腸性肢端皮膚炎、脱毛症。以前に点滴液に亜鉛を入れて
  いなかった為に、欠乏症を起こし、顔にケロイドが出来た。現在は、亜鉛、
  鉄、銅、マンガンなどの生体微量金属を添加している。ストレスで亜鉛濃度が
  低下するが、どちらが原因、結果かわからない。内口炎は亜鉛欠乏の初期症状。
  学生に聞くと、約20%が経験あり。~疲れたとき。寝不足のとき。試験のときと
  その前。コンビに弁当ばかり食べているとき。野菜不足。子宮内膜症が
  増えている~細胞代謝の問題だから、亜鉛欠乏が関係しているのかもしれない。

③ 銅~不足:ッメーキンス病(縮れ毛病、)、血清、肝臓、脳中の銅濃度は低いが、
  腸管、腎臓、筋肉中では高濃度、過剰。肝臓における銅欠乏の為、
  抗酸化作用を持つスーパーオキシドジスムターゼなどの金属酵素の活性低下
  とともに、銅の幕透過調節酵素である銅結合性ATPase(銅を血液に移行させて、
  体内に循環させる酵素。)が欠損。食物から消化管である腸管に吸収された
  銅イオンが肝臓に移動できず、肝臓では銅欠乏になっている。、

  ウィルソン病~ 先天的銅代謝異常~肝臓、腎臓、脳に過剰。(正常人の100倍)

④ セレン~活性酸素が細胞膜やたんぱく質を破損させる。原始生命は無酸素
  時代に発生した事と関係がある。(細胞膜、皮膚はそれに対する防御組織)
  今でも細胞内では無酸素状態。腸には嫌気性細菌があり、酸素が入るとその
  最近が死ぬ為に、消化機能障害を起こす。セレンはグルタチオンペルオキシ
  ターゼに含まれていて、有機化酸化物を分解する。 水銀中毒軽減。
  イルカのの肝臓に50~150ppmの水銀が含まれているが、同時にセレンも
  濃縮されているので、中毒を起こさない。

⑤ コバルト~B12は人工合成できるが、Coを摂取しても体内で合成できない。

⑥ フッ素

⑦ マンガン~抗酸化酵素に含まれる。脂質代謝に関係する。

⑧ クロム~三価で体内に在る~糖、たんぱく質、資質の代謝に関与。グルコースの分解能力の低下。~糖尿病と関係が在るかも?患者の血中濃度が低下する。

       過剰は発がん(肺癌、上気道癌)

⑨ ヨウ素

⑩ 砒素~有毒砒素は亜ヒ酸、ひ酸。~酵素阻害を起こす。 必須微量元素。亜鉛代謝の活性化に関与。生育阻害、生殖能低下。海産物に豊富。有機能ヒ素。
   沸騰させると水に溶けるので、鍋物はスープを食べること。

⑪ モリブデン~植物ではニトロゲナーゼに含まれ、窒素固定を行う。参加酵素であるキサンチンオキシターゼに含まれ、核酸中の塩基から尿酸を生成。

尿酸の血中濃度が7mg/100ml以上で過剰。通風になる。

⑫ニッケル~RNAの安定化、鉄吸収の補助、尿素分解酵素であるウラーゼの補因子。必須元素。生殖障害、肝臓、腎臓機能低下、コレステロール低下、
ヘモグロビン低下。過剰で発がん。

⑬バナジウム

⑭リチウム~酵素の活性化に関係しているらしいが、未解明。欠乏症~躁うつ病

⑮その他の金属~鉛と錫は有害と見られるが、動物では必須。

3、白金制がん剤~シスプラチン

ⅩⅤ、メタロミクスの世界(生体金属支援機能科学)

日本微量元素学会の6割の会員は臨床医である。(会員数750名)
論文誌「微量元素の生体医学研究」~金属元素が関係する様々な疾患とその治療例が
                       報告されている。














生命海洋誕生説の根拠-ヒト血清と海水中の元素濃度の相関

・Na、K、Mg、Ca(海水の主要元素)は海水中のほうが高い。
・親鉄元素(Fえ、Co、Ni)はほぼ同じ。
・親銅元素(Cu、Zn、Se、Mg、Pb、Cd)は血清での濃度が高い。
・親石元素であるランタノイド元素も血清での濃度がやや高い。
 海水中の垂直濃度分布オアターンでも生物に摂取されやすい
  栄養塩型元素に属している。
・従って何らかの役割を果たしているものと推察される。

5、砒素は毒ではない~化学形態別分析法の研究~細胞膜では約50%は無機能のヒ素イオンとして存在するが、
  細胞膜で有機能のヒ素への物質変換が起こり、無毒化する機構が在る。(生体防御機構の一つ)

6、動物は植物なしで生きられない。~自然の営み

海では鉄は除かれ、低濃度なのに、なぜ生物は鉄を利用しているか?~未解明

<コメント>

放送大学の講義<生命と金属の世界>の教科書。教科書的内容なのは当然だが、著者の原口教授がメタロミクスの提唱者でも在る
先端の研究者なので、拡張元素普存説の実証研究の紹介などの物語は面白い。以下、気付いた点を列記。

1.拡張元素普存説、元素小宇宙説は、含まれる全元素が、生物にとり何らかの役割を担っているのではないかと、予感させる。

2、アルミニウムはアルツハイマーの原因である、と記載されている。WHOで否定されたはずだが。今後もっと情報収集する必要がある。

3、亜鉛は多くの酵素に含まれている。その欠乏は、味覚障害を初め、多くの症状が認められているが、生活習慣病も亜鉛不足が原因、
  と言うことが証明されるかもしれない。

4、核酸の機能発現に関する金属イオンの生物学的な役割についてはよく分かっていないが、核酸が金属イオンと結合する能力があり、
  かつ、元素小宇宙説からあらゆる元素が細胞内に在るとすれば、核酸に金属イオンは作用していることが予想される。このことが、
  DANの発現と関係していれば、その元素は<遺伝子ミネラル>と呼ばれるべきである。その場合、その元素の不足は、
  生体にあるダメージを与えるはずである。(<超ミネラル>は<遺伝子ミネラル>と呼ぶべき~野島医師)

5、IT技術で欠かせない、ランタノイド元素が微量必須元素であるかもしれない。

6、ヒ素は微量必須元素である。有毒なのは亜ヒ酸等の無機能ヒ素であり、有機能ヒ素を豊富に含む海産物を多く食べなさい。
  最後に、全ての動物は植物に依存している。森を大切にすることを強調して、この教科書は終わっている。

                                          

   

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