（2016年7月取材）

■部員数

26人(うち1年生13人･2年生6人･3年生7人)

■答えてくれた人

松瀬勝朗くん(3年)

左から　原口泰雅くん(3年)、松瀬勝朗くん(3年)、伊藤健登くん(2年)

細胞膜の研究への応用を目指す！

今回は、脂肪酸の疎水基に着目して、疎水基の炭素数、および二重結合と膜の面積に関する実験を行いました。

準備したのは下記の試薬です。疎水基の炭素数7~11の飽和脂肪酸、炭素数17不飽和脂肪酸を使用しました。それぞれの炭素数、二重結合の種類は図のとおりです。

「墨流し」の要領で単分子膜を写し取る

実験手法を説明します。

水を張ったシャーレにインクを落とし、その上に、シクロヘキサンに溶かした脂肪酸の溶液を落とします。シクロヘキサンが蒸発するにつれて、インクに囲まれた単分子膜の部分が徐々に広がっていきます。シクロヘキサンが完全に蒸発すると同時に、単分子膜は大きく広がります。 

飽和脂肪酸で、炭素数が7~19のものの単分子膜の面積を測定しました。しかし、炭素数が7~11のものは水に溶解してしまいました。蒸発した瞬間、先ほどと同様膜が広がりますが、すぐに収縮していき、単分子膜の面積が小さくなってしまうのです。

写真に撮ることで経時変化を観察することが可能に

この原因は、分子膜に存在する分子が溶解してしまうからだと考えました。溶解の仕方を知るには、膜の大きさの時間変化を調べなければなりません。しかし、今までの方法では、一度ろ紙に写し取ってしまうとそれで終わりです。

この急激な収縮の理由として、

・膜が周囲のインクから圧力を受けた？

・分子同士が相互作用しながら溶解した？

・撹拌しなかったので水面近くの濃度だけ大きくなった？

の３つを考えましたが、検証まではできなかったので、今後の課題としたいと思います。

分子構造による平均断面積の違いはなぜ生じるか？

昨年度の研究で、cis型二重結合を持つ脂肪酸は二重結合を持たないものより単分子膜の面積が大きくなることがわかりました。今回の実験では、二重結合の種類や位置によって面積がどのように異なるかを考察しました。

trans型の脂肪酸が常温で固体である一方、cis型は常温より融点が低いため、常温で液体であることもこれを裏付けます。融点が低いのは原因は分子間力が弱いためであり、その原因として分子間に隙間があることが考えられます。

導かれた結論は以下の通りです。

(1)膜の収縮の速さは炭素数が小さいほど大きく、膜が形成されてすぐに急速に収縮する

(2)二重結合がtrans型よりもcis型の方が分子1個あたりの占有面積が大きい

(3)cis型の脂肪酸は、二重結合の場所によって分子1個あたりの占有面積が変化する

今後は、今回使わなかった脂肪酸でも測定したいと思います。また、溶解の活性化エネルギーを求めることも考えています。さらに、炭素数が小さい脂肪酸の膜の急速な縮小についても調べていきたいと思います。

■研究を始めた理由・経緯は？

入部したときに先輩方がやっていた研究に参加し、そのまま継続しました。

■今回の研究にかかった時間はどのくらい？

1日2時間程度で、2014年より27ヶ月ほどです。

■今回の研究で苦労したことは？

研究を始めた当初は、文献に書いてあるようなデータが得られず、測定方法を開発するまでに大変苦労しました。

■「ココは工夫した!」「ココを見てほしい」という点は？

単分子膜の面積の測定方法を自分たちで開発したことと、1500回以上も実験を繰り返したことです。

■今回の研究にあたって、参考にした本や先行研究

『油脂化学の知識 改訂増補第３版』原田一郎(幸書房)

■今回の研究は今後も続けていきますか？

今回の研究は化学系でしたが、大学では生物を学びたいと考えています。

■ふだんの活動では何をしていますか？

中学校に出前実験授業に行っています。また、文化祭で展示をしたり、体育祭で部活動対抗リレーに出たり、佐賀県立宇宙科学館の春の企画展（ビーコロ制作）に参加したりしています。

■総文祭に参加して

名誉ある賞を頂けたことに感謝します。また、大きな舞台で発表できたことは大変良い経験となりました。

※佐賀西高校は、化学部門の優秀賞を受賞しました。

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