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セルロース

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1: 2015/07/30(木) 12:11:08.70 ID:???.net
横浜ゴムと東工大、バイオマスを原料とした合成ゴムの新技術を開発 | レスポンス
http://response.jp/article/2015/07/29/256711.html

画像
http://img.response.jp/imgs/zoom/921833.jpg


横浜ゴムは7月29日、東京工業大学との共同研究により、バイオマス(生物資源)であるセルロース(植物繊維の主成分である糖)から直接ブタジエンを合成する触媒の開発に成功したと発表した。

ブタジエンは自動車タイヤなどの原料となる合成ゴム(ブタジエンゴム)の原料として使用される。現在、ブタジエンは石油精製の副産物として工業的に生産されているが、新技術の開発によって、今後石油への依存度を低減。地球温暖化の原因とされる二酸化炭素削減に貢献できる。

横浜ゴムと東京工業大学は、2012年からバイオマスから合成ゴムを作りだす共同研究を進めてきた。

続きはソースで

images (1)


引用元: 【技術/資源】バイオマスを原料とした合成ゴムの新技術を開発 横浜ゴム、東工大

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1: 2015/07/07(火) 06:23:42.53 ID:???.net
シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_1/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig1.jpg
図1 ヤマトシロアリと腸内原生生物の細胞表面共生細菌
上左:体長約0.5cmのヤマトシロアリ
上右:Dinenympha属原生生物の細胞表面共生細菌の検出。緑の細菌がシングルセルゲノム解析した細菌。赤の細菌は、異なる種の細胞表面共生細菌。スケールは20 µm
下左:細胞表面共生細菌の電子顕微鏡像。青矢印で示されているのが今回解析した細胞表面共生細菌。スケール0.5 µm

http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150706_1/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞表面共生細菌の役割
腸内に入ってきたリグノセルロースは、細胞表面共生細菌が持つ分解酵素によって、部分的に分解され、セルロース部分が露出した状態になると考えられる。原生生物は、分解しやすくなったリグノセルロースを細胞内に取り込み、完全に分解する。細胞表面共生細菌は、リグノセルロースの分解産物である糖を取り込み、エネルギー源として使用して代謝産物として酢酸を生成することが推定された。この酢酸は、シロアリのエネルギー源として供給されると考えられる。

背景 

シロアリは、木材を食い荒らす害虫として扱われていますが、森林では枯れ木を分解する重要な役割を担っています。木材を効率的に分解することができる能力は、食料と競合しないバイオマスであるリグノセルロースの利活用への応用に期待されています。

シロアリ自身もリグノセルロースの主成分であるセルロースを分解する酵素を持っていますが、腸内に共生する微生物群がセルロース分解の大半を担っています。この微生物群は10数種の単細胞の真核生物である原生生物と数百種の細菌から構成されています。ほとんどの微生物は培養が難しいため、培養を介さない解析手法を用いて微生物群全体からセルロース分解活性や分解に関わる酵素の遺伝子、代謝産物の解析が行われてきました。これまでの解析では、原生生物がセルロースを細胞内に取り込んで分解することから、分解プロセスで主に働いているのは原生生物であると考えられてきました。

しかし、微生物群集全体を対象にした解析では、個々の微生物がリグノセルロースの分解で、どのような役割を担っているのかを明らかにすることが難しく、シロアリ腸内の効率的なリグノセルロース分解プロセスの詳細については分かっていませんでした。


研究手法と成果

共同研究チームは、ヤマトシロアリ(図1上左)の腸内に共生する細菌を細胞自動分離装置により、1細胞ずつに分離後、ゲノムDNAを増幅しました。この中から、Dinenympha属の原生生物の細胞表面に共生している細菌(図1上右、下左)の全ゲノム増幅産物を用いて、シングルセルゲノム解析を行いました。

シングルセルゲノム解析により、全ゲノム配列の約80%に当たる総塩基数が約3.5 Mb(メガベース)のドラフトゲノム配列を得ることができました。ゲノム配列にコードされている遺伝子の機能を推定した結果、58個の遺伝子がさまざまなリグノセルロースを分解する酵素の機能を持つ事が分かりました。

続きはソースで

ダウンロード



引用元: 【細菌学/分子生物学】シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与 理研

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1: 2015/05/14(木) 22:03:18.96 ID:???.net
2015年5月14日ニュース「シロアリの生命力解明さらに前進」 | SciencePortal
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2015/05/20150514_01.html
シロアリは腸内微生物によって高効率にエネルギーと栄養を獲得 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150512_2/

画像
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig1.jpg
図1 オオシロアリと腸内の原生生物、その細胞内共生細菌
上左:体長約1cmのオオシロアリ
中左:腸内のセルロース分解性のEucomonympha属原生生物の位相差顕微鏡像。スケールは50 µm
中右:Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌の検出。緑の小さな粒子が特異的に検出された細胞内共生細菌。黄色い不定形のものは原生生物が取り込んだ木片(セルロース)
下左:共焦点レーザー顕微鏡で検出した細胞内共生細菌。緑に検出された細胞内共生細菌が高密度に細胞内に共生している。スケールは5 µm
下右:細胞内共生細菌の電子顕微鏡像。スケールは0.5 µm
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2015/20150512_2/fig2.jpg
図2 本研究で明らかになった細胞内共生細菌の役割

シロアリが摂取したセルロースは、腸内の原生生物に取り込まれて分解され、酢酸、二酸化炭素、水素を生じる。酢酸はシロアリのエネルギー源として吸収・利用される。二酸化炭素と水素は、Eucomonympha属原生生物の細胞内共生細菌(スピロヘータの1種)の場合、還元的酢酸生成の働きで酢酸に変換されてシロアリに利用される。細胞内共生細菌は、セルロース分解の中間産物である糖も利用して必要なエネルギーを得つつ、代謝産物として酢酸を生成していると推定された。

細胞内共生細菌には、窒素固定の働きもあり、固定されたアンモニアはさらに、アミノ酸やビタミンなど栄養価の高い窒素化合物の生合成に用いられる。それらの窒素栄養は、原生生物に優先的に利用されると考えられるが、腸内での窒素固定活性のほとんどがこの細胞内共生細菌によるものなので、腸内の他の微生物やシロアリにも供給されると考えられる。

 シロアリが持つ強力なセルロース分解能力の仕組みを解く研究を続けている理化学研究所の研究チームが、決定的な役割を果たしているとみられる腸内微生物を突き止める新たな成果を12日、
発表した。


 地球温暖化対策としてバイオマス利用に対する関心が高い。しかし、食料にならないバイオマスの利用はあまり進んでいない。植物細胞壁の主成分であるセルロースを分解する有効な技術の開発が難航しているのが一因だ。

続きはソースで

01

引用元: 【生化学/細菌学】シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得

シロアリは腸内微生物(セルロースを分解する原生生物とその細胞内共生細菌)によって高効率にエネルギーと栄養を獲得の続きを読む

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1: 2015/05/08(金) 06:08:31.56 ID:+qsproip*.net
2015.5.8 05:42

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http://www.sankeibiz.jp/images/news/150508/bsc1505080500001-p1.jpg
http://www.sankeibiz.jp/images/news/150508/bsc1505080500001-p2.jpg

 大阪ガスのエネルギー技術研究所は7日、プラスチックの強化材に活用できる超微細繊維「セルロースナノファイバー(CNF)」を開発したことを明らかにした。
木材由来のCNFは「夢の素材」とされるが、プラスチックと分離しやすい難点があった。大ガスは特殊な素材を吸着させる画期的な技術で克服。自動車の車体など幅広い製品で活用が期待され、3年後をめどに商品化を目指す。

 CNFは鋼鉄と比べ強度は5倍だが、軽さは5分の1。植物由来のため環境への負荷が小さく、枯渇の可能性も低い。炭素繊維に続く「夢の素材」とされ、素材各社が開発にしのぎを削っている。
硬くて丈夫な特性を生かし、プラスチックの強化材や大型ディスプレー用のフィルムなどでの利用が期待されている。

 プラスチックに用いられる強化材はガラス繊維と炭素繊維が主流だった。ガラス繊維はコストは安いが重く、炭素繊維は強度はあるもののコストがガラス繊維の約10倍の場合もあり、一長一短がある。
CNFは炭素繊維とほぼ同等の強度を持ち、コスト面でも引き下げの余地がある。

(記事の続きや関連情報はリンク先で)

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引用元:SankeiBiz http://www.sankeibiz.jp/business/news/150508/bsc1505080500001-n1.htm

引用元: 【科学】 大阪ガスが夢の素材「セルロースナノファイバー(CNF)」を開発 超微細繊維、3年後に商品化へ [SankeiBiz]

大阪ガスが夢の素材「セルロースナノファイバー(CNF)」を開発 超微細繊維、3年後に商品化への続きを読む

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1: 2014/06/10(火) 19:05:34.34 ID:???.net
高速で逆送する酵素がキチンを分解
掲載日:2014年6月9日

エビやカニの殻に含まれるキチンは、甲殻類や昆虫など自然界にあふれる生物資源(バイオマス)だが、硬くて分解しにくいため、利用があまり進んでいない。この状況に風穴をあけるような発見が、日本のグループによって成し遂げられた。2種類のキチン分解酵素(キチナーゼのAとB)がキチンの表面を高速で互いに逆走しながら分解している様子の観察に、東京大学大学院農学生命科学研究科の五十嵐圭日子(きよひこ)准教授と新潟大学農学部の渡邉剛志教授らが世界で初めて成功した。

発見は最新の高速原子間力顕微鏡でもたらされた。高速で動きながら機能する酵素の姿を捉えたことは、生化学の教科書に載るような基礎的な発見である。新潟大学の鈴木一史准教授、杉本華幸助教、金沢大学の安藤敏夫教授、内橋貴之准教授、東京大学の鮫島正浩教授らとの共同研究で、6月4日の英オンライン科学誌ネイチャーコミュニケーションズに発表した。研究グループは「キチナーゼを有効に活用すれば、未利用のキチンをバイオマスとして活用できる道が開ける」と期待する。

研究グループは、キチンを栄養源とするSerratia marcescens というバクテリアがキチンを分解するときに使う2 種類の酵素、キチナーゼAとBを使った。このバクテリアと酵素は、新潟大が長年、研究してきた。酵素がキチンを分解する様子は、金沢大が開発した高速原子間力顕微鏡で解析方法も改良して観察した。この顕微鏡は、さまざまな分子を直接観察して、1枚の画像を0.01秒もの速さで撮影でき、分子の動きを刻々と解析できる。

キチンのサンプルには、海洋研究開発機構の無人探査機「ハイパードルフィン」が深海から採取したサツマハオリムシの体の周りの棲管(管状の巣)から調製した結晶性のβキチンを用いた。観察した2種類のキチナーゼがキチンの表面を移動する速度は、キチナーゼAが秒速71nm(ナノメートル、100万分の1mm)、キチナーゼBが秒速47nmだった。しかも、互いに逆方向だった。

キチンを構成している糖分子の長さが1nmであることから判定すると、キチナーゼAは1秒間に71回、キチナーゼBは1秒間に47回も分解していることがわかった。研究グループがこれまでに調べてきた多くのセルロース分解酵素(セルラーゼ)の反応速度が1秒間に10回程度だった結果と比較すると、キチナーゼの分解反応は極めて速いといえる。

さらに、キチナーゼやセルラーゼの長さは約10nmなので、これを車長が5mの自動車として比べると、動く時速はキチナーゼAが130km、キチナーゼBが85km、セルラーゼは18kmに相当する。セルラーゼ分子はセルロース表面で「渋滞」を起こしてしまうことが知られているが、キチナーゼではそのような現象は観察されず、長い分子のキチンの上を高速で双方向に突っ走りながら、効率よく分解するすごい能力があった。

(つづきはソースを見てください)

図. 2種類のキチナーゼが逆向きに高速走行しながらキチンを分解していく概略
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140609_img6_w400.jpg

グラフ. 高速原子間力顕微鏡で観測され、解析されたキチナーゼAとB、セルラーゼの移動速度の分布
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140609_img7_w450.jpg

ソース:サイエンスポータル(2014年6月9日)
高速で逆送する酵素がキチンを分解
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/06/20140609_03.html

原論文:Nature Communications
Kiyohiko Igarashi, et al.
Two-way traffic of glycoside hydrolase family 18 processive chitinases on crystalline chitin
http://www.nature.com/ncomms/2014/140604/ncomms4975/full/ncomms4975.html

プレスリリース:東京大学大学院農学生命科学研究科(2014/06/05)
分解酵素にとって結晶性キチンは双方向の高速道路だった
- 未利用バイオマスからの物質生産につながる重大な発見 -
http://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/2014/20140605-1.html

引用元: 【生化学】高速で逆送する酵素がキチンを分解

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1: 2014/09/04(木) 08:22:36.38 ID:???.net
メガネに装着したり、腕時計のような形で巻きつけたり、モニターなどを身につけて操作する電子機器が登場し始めている。
これらの電子機器が紙をベースにして作られれば、衣服など柔軟な素材にもピッタリ張り付いて割れることはない。
しかも、紙は植物の繊維(セルロース)からできるので、安価でもある。こうした紙のコンピューターの実現に近づく成果が発表された。

トランジスタ、太陽電池、配線…すでに紙製を実現

 大阪大学産業科学研究所の古賀大尚(こが・ひろたか)特任助教、長島一樹特任助教、柳田剛准教授、能木雅也准教授、 九州大学大学院農学研究院の北岡卓也教授らの研究グループは、コンピューターのデジタル情報が記録できる紙のメモリ(記憶装置)を世界で初めて開発した。
能木准教授、古賀特任助教らはすでにトランジスタ、太陽電池、透明導電膜、電気配線、アンテナなど紙製の電子装置の開発に成功しており、紙のパソコンを組み立てる装置の要素技術はほぼ整ったことになる。

 今回開発したのは、次世代のメモリとして開発競争が盛んな「抵抗変化型不揮発性メモリ(ReRAM)」といわれるタイプ。
コンピューターのデジタル記録は電流が流れるかどうかによって「1」「0」の2進法で表現するが、このタイプは電圧をかけ、電気抵抗が大きいと「絶縁体」、小さければ「通電」と変化することによって記録する。電源の供給がなくても、データは保存される。

 古賀助教らは、木材などから採れる繊維の太さの約1000分の1の極細セルロース繊維(直径4-15ナノメートル。
ナノは10億分の1)でできた「セルロースナノファイバー」という紙の材料に、銀のナノサイズの粒子を含ませたシートをつくり、その上下に電極をつけてメモリを作った。
電圧をかけると、銀粒子同士が電子を受け渡しする形で導電の通路ができる。逆方向に電圧をかけるとその通路が途絶えて絶縁状態になるとみられる。

 実験では、0・5ボルトという低い電圧の範囲で「導電」「絶縁」を繰り返し、「導電」の場合、「絶縁」状態の電流の約100万倍の電流が流れ、明確に区別できるという、このタイプでは最高レベルの性能を示した。また、電源を切っても少なくとも3時間以上記録した。
また、柔軟性の面では、これまで直径1センチの棒に巻きつけるのが限界だったが、直径0・7ミリのワイヤに巻きつけても性能は変わらず、世界最高のレベルだった。
この成果は、総合科学誌「サイエンティック・リポーツ」に掲載された。

 古賀特任助教は「紙でコンピューターが作れる可能性を示すことができました。今後、デジタル情報社会の中で、紙が文字を書いて記録するだけでなく、電気で記録することもできるという価値観の変換を起こすことを期待したい」と話す。

 2000年前に古代の中国で発明された紙が、21世紀になってセルロースナノファイバーという日本発の技術で進化しつつあるだけに、さらなる技術革新を期待したい。

http://sankei.jp.msn.com/west/west_economy/news/140903/wec14090316300006-n1.htm

サイレポ(少し古いですが)
Cellulose Nanofiber Paper as an Ultra Flexible Nonvolatile Memory
http://www.nature.com/srep/2014/140702/srep05532/full/srep05532.html

引用元: 【材料】世界で初めて紙にデジタル情報を記憶させることに成功、大阪大など

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