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2001年の科学リテラシー調査----解答13

2001年科学リテラシー調査』の解答です。

問題
下記の文が正しいか誤っているか答えよ。
『放射能に汚染された牛乳は沸騰させれば安全である。』


正解は『誤り』ですが、、、、、、



『放射能』という言葉の使い方は、当ブログで何回か書いていますが、繰り返します。
『放射能』というのは『放射線を放射する能力』のことです。
ですから問題文の『放射能に汚染された……』というのは『能力に汚染された……』という意味になり、、、要は日本語が間違っているのです。
ですが、例えばマスコミなどでは多くの場合、この『放射能』という言葉は、『放射性物質(放射能をもつ物質)』の意味で使われています。
なのでここでも、その意味で問題文を解釈することにしました。

販売されている牛乳もそうですし、まな板なども『熱で消毒』します。
(母をたずねて三千里でも、焼いたナイフで傷口を消毒するシーン、ありましたね!)
この『熱で消毒』というのは、熱によって、細菌などの微生物を殺しているのです。
『熱で殺菌』しているわけですね。

では、『熱で殺菌』できるのは、なぜなのでしょうか?

生物は、多くの物質の化学変化--代謝--で成り立っています。
そのそれぞれの代謝は、すべて専用の触媒--酵素--によってコントロールされています。
酵素は、すべてタンパク質でできています。
また、生物そのものを構成する物質自体もタンパク質でできています。

タンパク質は、20種類のアミノ酸の鎖です。
アミノ酸の配列で、タンパク質の立体構造、性質が決まるのです。

以下の図はアミノ酸とアミノ酸の結合を表しています。

ペプチド結合

この結合によって、アミノ酸は長い鎖になります。
この鎖のあちこちにある、例えば酸素と水素が電気的に引き合う(水素結合)ことによって、鎖が折り畳まれるのです。
下の図は、その様子を表すモデル図です。

水素結合

この水素結合が、アミノ酸の鎖の中の特定の場所どうしでおこることで長い鎖が決まった形に折り畳まれます。
ですが、水素結合は、熱に弱いのです。
ですから、タンパク質に熱を加えると、水素結合がはずれ、次に、別の場所で、でたらめに水素結合し直すのです。
水素結合以外にも、システインというアミノ酸が含む硫黄どうしの結合--ss結合--でも同様のことが起こります。
これを『タンパク質の熱変性』と言います。

熱を加えられると、こうしてタンパク質が変性することで、酵素の触媒能力が無くなったり、生物を形作っているタンパク質が壊れて、生物は死ぬのです。
これが、『熱で殺菌』のメカニズムです。

さて、同じ原理で『放射性物質で汚染された牛乳』は消毒できるでしょうか?
タンパク質の熱変性は、アミノ酸分子どうしの関係でした。
放射性物質が放射線を発するのは、原子核内部での『崩壊』『壊変』によります。
崩壊は、原子核の遥か外側で起こる『◯◯結合』などの『化学変化』には、まったく影響されません。
時間経過に伴い、確率的にのみ起こります。
(興味のある方は、『半減期』という言葉を検索してみてください。)
ですから、熱変性などの化学変化を期待して、牛乳を熱しても、放射性物質に変化はないのです。

ここまでよんで下さった方。
次に、焼き肉をするときは、ぜひ『熱変性』のことを想いながら焼いてみて下さい。
肉の色が変化し、縮んでいく様子(アミノ酸の鎖どうしがからむので縮むのです!)が、以前とは、違って見えるかもしれませんよ!


画像は、
http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/translation/pepb.html
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/278659/hydrogen-bonding
より引用しました。

テーマ : 自然科学
ジャンル : 学問・文化・芸術

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Author:緑虫
本名は麻生 隆。
理科教室を開設します。

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