生体内元素転換のカギは、シトクロム中の鉄かも

 
電子伝達系。
生化学を習った人でないと、あまり聞きなれないこの言葉。

  私ももう、すっかり中身は忘れましたが。
  何しろ、30年も昔の話なので。

簡単に言うと、『生物が好気呼吸を行う時に起こす複数の代謝系の最終段階の反応系』(ウィキペディアより)です。

食べたご飯がブドウ糖になり、解糖系やクエン酸回路という代謝経路を通って、最終的には水と炭酸ガスに分解する。
この一連の過程で、電子が伝達されます。

我々生物は、この反応で得た電子を、様々な物質に変換しながら、エネルギー(ATP)合成に使っています。
また、ATPを生成するときにプロトン(H+:水素イオン)が流入し、ATPを消費する際にプロトンは排出されます。

(ウィキペディアより)
電子伝達系の模式図

この一連の反応は、ミトコンドリアという細胞内の組織で行なわれます。

このミトコンドリア。
元々は別個の生物であったのが、他の生物の細胞内で共生するようになった、と考えられているようです。

互いに居心地が良くて、離れられない仲となったのです。

そのくらい、代謝には欠かせないものだからです。
これで好気呼吸ができるようになり、飛躍的にエネルギー効率が高まりました。


さて、この反応を支える主役は、シトクロムと呼ばれる一群の酵素です。
ヘム鉄を含むんですね。

こんな構造をしています。
ポルフィリンと呼ばれる環状構造の中に、鉄が配位されています。
(ポルフィリンについては、以前にも触れたことがあります)

ヘムbの構造

この中の鉄には、『Fe2+(還元型)とFe3+(酸化型)が存在し、これらが可逆的に変換することにより電子伝達を可能にしている』と考えられています。


シトクロム (ウィキペディアより)

シトクロム(cytochrome)とは酸化還元機能を持つヘム鉄を含有するヘムタンパク質の一種である。1886年にMacMunnによって存在が指摘され、1925年にKeilinによって酸化還元機能を持ち好気呼吸に重要な役割を持つことが実証された。別名、チトクロム、サイトクロム。シトクロームなどと伸ばすこともある。

所在

好気呼吸を行う生物群からまず発見されているが、現在では全生物に見つかっているといって良い(光合成を行う生物、嫌気呼吸を行う生物からも見つかっている)。16S rRNA 遺伝子の塩基配列とともに、シトクロムのアミノ酸配列も系統解析に用いられることが多い。 膜結合型シトクロムは真核生物であればミトコンドリア内膜、細胞質内膜系など膜に存在している。原核生物では細胞膜に存在する。植物など光合成を行う生物では葉緑体、色素顆粒にも存在する。また、可溶型のシトクロムも存在し、そうしたタイプでは細胞質に存在している。

役割

シトクロムはヘム鉄を含有しているので酸化還元電位が高く、概して電子伝達系に存在している。特に呼吸鎖複合体IIIは本体がシトクロムの複合体(シトクロムbc1複合体)であり、複合体IVではシトクロムcを酸化して電子伝達を行う。光合成においてもシトクロムb6/f複合体(呼吸鎖複合体IIIに似る)として存在し、同様に酸化還元反応に寄与している。嫌気呼吸においては硝酸還元や硫酸還元などで電子供与体として機能している。

またヘム鉄にはFe2+(還元型)とFe3+(酸化型)が存在し、これらが可逆的に変換することにより電子伝達を可能にしている。各々の酸化還元電位は様々な酸化還元電位を持つシトクロムの存在は生物体での高いエネルギー効率に寄与しているといえる。

特殊な役割として、ミトコンドリアのシトクロムcがアポトーシスに関与する(細胞質に漏れることでアポトーシスの引金を引く)ことが知られている。




さて、先日より気になっているのは、この鉄の性質。

2価になったり、3価になったりする。
原子状水素の生成には欠かせない性質です。

ほかの金属では、あまり見られない性質です。
見られるのは、アルミニウムぐらいですかね。

実はこの性質を、砂鉄(四酸化三鉄:Fe3O4)が持っています。
というか、砂鉄は反応後の生成物ですが。

ウィキペディアにも、こう載っています。
『Fe2+ イオンと Fe3+ イオンを含む為、時として FeO.Fe2O3 と表される』

四酸化三鉄 (ウィキペディアより)

四酸化三鉄(しさんかさんてつ、英: triiron tetraoxide)または酸化鉄(III)鉄(II)(さんかてつ さん てつ に、英: iron(II) iron(III) oxide)は、組成式 Fe3O4 で表される鉄の酸化物の一種であり、自然界では鉱物の磁鉄鉱(マグネタイト)として見出される。いわゆる「黒錆」のこと。

Fe2+ イオンと Fe3+ イオンを含む為、時として FeO.Fe2O3 と表される。錯体や混合物ではなく、一定の結晶構造を持つ純物質(混合原子価化合物)である。実験室では四酸化三鉄は黒色粉末の形状で提供されていて、常磁性やフェリ磁性を示す。時として誤ってフェロ磁性と表される場合がある。




生物学的元素転換。
常温核融合のひとつです。

このシトクロム系での一連の反応。
プロトン(H+)があって、電子(e-)もある。

だが、生体内なので、水素ガス(H2)は発生しない。
電極とは違うのです。

ここで、原子状水素(H)が発生する可能性が、あるのではないでしょうか?
それが細胞の内外にある他の元素と反応し、元素転換(核融合)をする。

まぁ、生化学のテストでこう書くと、間違いなく落第しますが。(笑)


ケルブランの業績は、鶏卵での実験が有名ですが。
http://www5b.biglobe.ne.jp/~sugi_m/page283.htm

ほかの分かりやすい例は象ですね。

象は草しか食べません。
草には、カルシウムはほとんどありません。

それなのに、あれだけの立派な骨格ができる。

他の草食動物も、みな同じです。
サイでもキリンでもそう。

骨となるカルシウムは、いったいどこから来るのでしょうか?
彼らは栄養価の低い草しか食べないのに、カルシウムも含め、草だけで必須元素をみな賄っています。

人間のように、栄養バランスなんか、全く気にしません。
究極の偏食状態です。

それでも、みんな立派に大きく育ちますね。
虚弱体質にはなりません。

だから身体のどこかで、元素転換が起こっているとしか、考えられないと思うんですが。
まぁ、現代科学は否定的というか、そもそも思考が止まっているんで…。

私が思うには、可能性が高いのは消化管の中。
微生物の働きです。

シトクロムは生物に普遍的にありますが、動物が直接元素転換をするわけではない。
私はそう思っています。

元となる元素(or金属)、あるいは転換後に生じる(or金属)。
しばしば、動物(生体)にとって有害になります。

こういう時強いのは微生物。
モノの毒性に限らず、耐熱性や耐圧性など、微生物の方が圧倒的に強いものなのです。
(というか、強い者が生き残る)

動物の場合、潜在的な能力は有するが、微生物がいるため使う必要がない。
これが、自然な答えでしょうね。

まぁ、確認するには、象のウンチを調べればいいですね。
食べる前の草を対照とします。

そして、原子吸光分析(AAS)とか、誘導結合プラズマ分析(ICP)を行なうのです。
定性的にも、定量的にも確認ができます。

あっという間に、結果が出るはずですが。





ところで、この電極での実験。
元素転換です。

電気を流す場合は、鉄を電極の材質として使うと、面白そうですね。
水と水銀の存在下で行なうと、簡単に錬金術ができそうな気もします。

前回の記事では、この点が漏れていました。 

 
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