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K-BETSのニュース&トピックス

2010/3/5 金曜日

KIYOTA式 木寄せシステムのはなし(4)

カテゴリー: K-BETSの活動報告   by editor5 @ 19:56:49

6.ハーフパイプで全幹集材が出来るか
 
ハーフパイプ方式を使う時でも全幹集材が出来るでしょうか。
この場合、少し工夫が必要です。
木の幹の先端から5~6mくらいのところにサポートソリを噛ませ、木をソリ
にくくりつけます。
サポートソリは帆掛け舟のイメージです。
下図のように木を下から支えて木の梢部分にある枝や葉を浮かせて、ハーフパ
イプの中から出し、運搬中の
損傷を防ごうとするものです。
先ず、ソリを横倒しにして木の幹に差し込み、テコの原理で簡単に木を浮かせ
てソリを木の下にすべりこませるようにして、ソリの上に木を乗せます。
その後、先端部にスリッパを履かせワイヤーで緊縛してスタンバイします。
ハーフパイプとソリの形状を工夫して、木とソリが転倒しにくいようにする必
要があります。
枝や葉には水分が多く残っており、しなやかなので少し持ち上げてやればハー
フパイプにこすれても枝が折れ、葉が引きちぎられる可能性は低くなります。
この状態を作った後、カラビナで木を鎖に繋げば、ハーフパイプの中に木を導
入し、搬送することが出来ます。
sousa_edited.jpg
  

 7. 鎖の効用 
鎖は重いと言うイメージがあります。
確かに重いことは人が行う作業では短所であると思います。
しかし可能な限りその欠点を操作器具によって作業するようにすれば短所を補
えます。
短所を克服できると長所が目立ってきます。
ここでK-システムに対しての鎖の長所について纏めてみます。
a) 鎖の形状を良く見てみると図のようにひとつおきに水平方向と垂直方向に鉄
の輪が繋がっています。
鎖の輪は長円形ですから何か障害物に当たると円形の部分がするりと障害物を乗
り越えてくれます・・・
ソリの役割です。 
水平部分は地面の土に対して「カンジキ」の役割を果たして、地面にもぐりこむ
のを抑えてくれます。
 
つまり障害物に対しても、地面に対してもソフトに接してくれているのです。
また、地面との摩擦係数を低く抑えてくれます。
 b)       鎖のループを伸ばすのに適切な「連結環」を使えばワンタッチで鎖を入れ
子してループの長さをワン
タッチで延長することが出来ます。
kusarif_edited.jpgkusarib_edited.jpg

c) 鎖のリンクには木などを引っ掛けるための空間があり、ワンタッチで木
を鎖に繋ぐのに非常に便利です。
 
d) ハー フパイプを使う場合、鎖は重いので木の重量と合わせて、ハーフパ
イプがうねうねと曲がっている場合、上下にうねっている場合でも、鎖がハ
ーフパイプからはずれようとする力が働いた時に鎖を引き戻す力
(復元力)が作
用します。
そのため鎖のループが外れ難いといえます。
重いという短所が、外れ難いという長所に代わっています。

kusaric_edited.jpgkusarid_edited.jpg

e)  鎖は太い鉄棒を長円形に曲げて棒の端部を溶接して輪を作り、焼き入れ
処理をして強度を強くしています。
  
従って非常に丈夫で磨耗にも強い素材です。
  
ワイヤーのようにキンクしたり,素線切れを起こしたりして突然破断する危険
は低いと考えられる。
普段の観察をきちんとしてメンテナンスを行っていれば不測の事故を起こすこ
とはありません。
安全性が高いといってよいでしょう。

  

2010/2/24 水曜日

KIYOTA式 木寄せシステムのはなし(3)

カテゴリー: K-BETSの活動報告   by editor5 @ 18:23:52

5. スムーズな操業のために
(1)      スリッパ形のソリ
木の先端はチェーンソーで切りますから円筒形です。
ここにワイヤーを掛けて斜面を引きずると、先端部分が土を削りながら進むので土の抵抗
分だけ力が必要ですし、切り株や小岩に引っ掛かりやすくなります。
抵抗を減らし、引っ掛かりを防止する目的で、木の先端にスリッパ形のソリを噛ませます。
slipa_edited.jpg
スリッパの先端をボートの舳のように(あるいは弾丸のように)丸めておけば、引っ掛かる確率はほとんど無くなります。スリッパがあることで地面との摩擦係数も小さくなります。

(2)       ハーフパイプ(ガイドトレー)
そんな場合にはハーフパイプを使います。今、バンクーバーで冬季オリンピックが行われています。
ハーフパイプ競技では話題の国母選手が8位入賞を果たしました-あのハーフパイプです。
このアイデアはオーストリア大使館から頂きました。
halfppioe_edited.jpg
日本と同じように急峻な山地を持つオーストリアでは、FRPなどで作った半径20cm、長さ5m程度のハーフパイプを特製の金具で繋いで斜面に敷設します。上流から丸太を投入すればハーフパイプの中を丸太が流れ落ちて下流に搬送できるというすばらしい方法を編み出しました。
 山の長老によると、日本でも昔は「木修羅」といって、丸太を使った長いハーフパイプを組み、同じようにして木を搬送することが行われていたようです。
この場合は丸太で組みますから大きなハ-フパイプになりますし、構築するのに大変な労力を必要としますが、FRPなどの樹脂で造れば軽いので人間の手で運べます。
繋いだハ-フパイプを軽作業車や、ボートウィンチ(後出)で引きずって行って必要カ所に置けば簡単に設置できます。
FRPハーフパイプは、切り株や小岩を避けてうねうねと曲がってくれるので大変便利です。
オーストリアでは盛んに使われているようです。
私達の場合は、このハ-フパイプの中に鎖を入れて木を鎖に繋いだ状態で搬送します。
こうすれば、窪地やちょっとした小川も難なく乗り越えることが出来ます。
また、地面と木との摩擦係数も小さく出来ます。
ハーフパイプの中を上流から流し込む方法は、急斜面ではスピードが出過ぎて危険ですが、
鎖に繋いでいれば安全ですし、上り下りともに適用できます。
大きな窪地や小川があるような状況では、木が窪地などにのめりこんで先端が刺さり込んで動かなくなることが予想されます。
スリッパがあることで地面との摩擦係数も小さくなります。

次にKシステムでハーフパイプを使った場合の作業進展状況についてご説明致します。
tray_edited1.jpg
図のように作業進展とともに一定の長さの鎖を入れ子し、鎖のループが長くなるに従い、ハーフパイプ(ガイドトレー)も繋いで延長します。
ハーフパイプは必要な場所に部分的に設けることも可能です。
ハーフパイプは、動かないようにハ-フパイプについている金具にワイヤーを掛けて木などに繋ぎ、固定することが出来ます。

6. 丸太集材か全幹集材か 
伐採した木を丸太にして集材するのか、全幹(枝葉つき)で集材するのかは山の状況や、
経済性によって判断しなければなりません。
伐採して直ぐに枝払いをして幹だけ残して集材するには、チェーンソーで枝払いする必
要があります。
さらに幹を適当な長さに玉切りし、集材することもあるでしょう。
これらの場合林地での枝払い、玉切りなど作業量が大きくなり人件費が掛かります。
一方、全幹で集材できれば、作業道付近にプロセッサーを配置して、枝払い,玉切りを
機械で処理できるので、大幅な作業性向上が期待できます。
また、林地に残す残材を減らすことが出来るので、回収できる材積が大きくなります。
しかし木を林の中から引出すときに、枝が他の木に引掛かりやすく、作業性が低下する
可能性が高くなります。
プロセッサーは機械の価格が高いので、余分な償却費が掛かりますが、全体として能率
が上がれば有利になります。
どの方式を選択するかは、現場管理者の判断に委ねることになるでしょう。
 少し話題から脱線しますが「葉枯らし」という言葉をご存知ですか。
これも山の長老からお聞きしたおはなしですが、木の家を作るとき「葉枯らし」した材
を使うと狂いの来ない家が出来るそうです。
「葉枯らし」とは伐採した木を葉が枯れるまで林地に2~3ケ月置いておくと、葉が木
に残った水分を吸い出して水分30%程度まで乾燥が進むとともに、木は僅かだが成長
するというのです。
伐採直後の木は未だ生きていて、残った葉が炭酸同化作用を続けるという事でしょうか。

  

2010/2/21 日曜日

KIYOTA式 木寄せシステムのはなし(2)

カテゴリー: K-BETSの活動報告   by editor5 @ 9:32:26

4.システムのイメージ

ご理解を進めて頂くために先ずシステムのイメージについてご説明いたします。
山の高い場所と低い場所に立つ木の根元に滑車(チェーンホイール)を取り付けます。
この滑車に鎖を通して鎖のループを作ります。
ループの中に幾つかの滑車を設け,その内の一つを駆動ギアとします。
駆動ギアを駆動すればループ全体が回転します。
上りの鎖に木を繋げば木は鎖に引っ張られて上まで移動します。

下りの鎖に繋げば下まで移動します。

lsystem_edited.jpeg駆動ギアを含む部分を、小型トラックなどに載せれば狭い山道でも簡単に移動出来ます。
鎖のループに鎖を「入れ子」してやれば、ループの長さをどんどん伸ばすことが出来ます。
山の下側のテークアップ滑車を引き下ろして新しい木に取り付ければ、延長作業終了です。
木の引き上げ作業の進展に合わせて延長を繰りかえせば山のはるか下の方からも木を引き出すことが出来ます。
鎖の引き上げスピードは、非常にゆっくりで構いません。
安全を確保するため、木を鎖に取り付、取り外す時は鎖を止めます。
取り付けたら鎖を駆動し、次の木の取り付け準備をします。
終わったら再び木を鎖に繋ぎます。
こうして次から次と木を鎖に繋いでいきます。
山の上側では到着した木を鎖から取り外し重機を使って木を付近に積み上げます。
このように、Kシステムは「芋づる式」に木を引き寄せることが出来るため作業能率が
上がります。
ゆっくりと駆動すればよいので、駆動馬力を低く抑えることが出来ます。

 芋づる式の引き上げ作業でどの位の距離を輸送できるでしょうか。
簡単な計算をしてみましょう。
引き上げる木のモデルとして平均直径15cm、長さ12m、比重を0.95とすると
重さは200kgになります。
山の斜度を15°とし、この斜面上でこの木を引き上げるとします。
木と地面の間の摩擦係数を0.5と仮定すると必要な引張り力は
200×COS15°×0.5+200×SIN15°=150kgになります。

鎖の重さは2トン用に使われているランクのもので2kg/m 程度ですから200m
の往復でその総重量は800kgになります。
200mくらいの距離まで運搬が可能ということです。
200mと言えば平均的ゴルファーでドライバーの飛距離にあたり、ゴルフボール
が肉眼でなんとか見える程度の距離です。
トラックのいる作業道から沢までの距離が200m程度であれば、このやり方で十
分使い物になります。

force_edited.jpeg鎖自身の重さに対する摩擦力は摩擦係数をやはり0.5として400kgになります。
木と鎖を引っ張るために必要な力は合計1,900kgですから、2トン用チェーンなら未だ若干余裕があります。
(注)摩擦係数は工夫で下げることが出来ます。
動装置は登坂能力の高い4WDトラック(4トン車、又は2トン車)に搭載します。
鎖や滑車その他少し重いものを載せたいので、クレーンつきのトラックが便利だと思います。
鎖の駆動にはチェーンブロックなどの駆動ギアを使います。
チェーンブロックの駆動軸にオイルモーターを取り付けて油圧で駆動します。
駆動装置の動力としてはトラックのエンジンを使います。

クレーンつきのトラックなら油圧装置を備えていますので必要な油圧コントロールユニット
を付加してコントロールされた油を駆動装置に供給します。
木を鎖に取り付、取り外し時は鎖の動きを止めます。
この処理時間を短く出来れば作業性が向上します。
登山をする方はご存知ですが「カラビナ」という道具があります。

kkbina_edited.jpegmaruta_edited.jpegカラビナにワイヤーロープを繋ぎ、ワイヤーロープの他方先端に輪を作っておき
輪の中にワイヤーを通しておけば、簡単に木を縛り付けることが出来ます。
引き上げたい木の幹にこのワイヤーの輪を掛けて縛りスタンバイしておきます。
鎖を止めて鎖の空間に「カラビナ」を取り付けます。
「カラビナ」はワンタッチで取り付け完了しますから、アットいう間に作業は終了します。
取外すときはこの逆ですから、両方合わせても停止時間は気にならないほどになります。
あとは放って置けばワイヤーのたるみが取れ、ずるずると引き上げられ、いつの間にか木は
目的地に到着します。

  

2010/2/13 土曜日

KIYOTA式 木寄せシステムのはなし(1)

カテゴリー: K-BETSの活動報告   by editor5 @ 11:29:27

1.はじめに

K-BETSの中での主要な研究会の一つ「林業支援搬出システム研究会」
の活動の中から生まれてきた、間伐材搬出を容易にする方法として、
林業関係者の皆様に広くご提案したいシステムの一つを紹介します。

名なしでは困るので、とりあえず最初の発案者の名前をつけて「KIY
OTA
木寄せシステム」と呼びます。
山歩きをしていると突然急斜面が
現れますが、そんな時鎖のお世話になった経験はありませんか。
少し重いが握ったときの安心感、握り締める手のひらに馴染む鎖の丸
い形状。
鎖はアクセサリーを初め私達の生活の中で実に様々な働きを
してくれています。
工業分野でも荷役、運搬分野を中心に活躍しています。 
KIYOTA木寄せシステム」は鎖を使って林業の難題、「木寄せ」
(集材)を解決したいという発想から生まれました。
日本の山林は急峻で複雑な地形をしています。

その山は日本の国土の2/3を占め、肥沃な大地と年間を通じた豊富な

降雨に恵まれ、世界でも指折りの森林率を誇っています。しかし、日
本の森林、特に人工林は今危機的な状況にあります。

戦後、木材が不足した時に政府の後押しもあり、当時の林業関係者が

必死になって植林された木が50年~60年の歳月を経てちょうど収
穫の時期に来ています。

しかし、不幸なことに海外からの安い建築材料が手に入るようになり、
日本林業は競争力を失った。森林を守ってきた林業家の数も著しく減
少し高齢化が進んでいます。
 

地球環境が危ないと言われ、世はエコブームになっていますが、地球温

暖化の元凶といわれている炭酸ガスを吸収し固定してくれるはずの森林
も手入れが行き届かず成長力が急速に衰えてきています。 

政府も補助金を出して、間伐を奨励していますがその多くは切り捨て間
伐になっています。

切捨て間伐では、残された木は勢いを取り戻すが切り捨てられた木は腐

って炭酸ガスを放出します。
大雨になると木は沢になだれ込みやがてはダムに入って水力発電所が
の処分に困っています。
橋げたに引っ掛かると橋の流失の原因にもなります。
山に入ってみると切り捨てられた間伐材が累々と横たわっている光景が、
あちこちで見られるようになりました。
 

これらの間伐材を可能な限り回収して、燃料などに使えれば、石油や電

力に頼っているエネルギー需要を少しでも軽減できるのではないか。

何とかしたいと我々山の素人が、ああでもないこうでもないといって机
上で考え出したのがこの「K木寄せシステム」です。これから読者の皆様に
理解して頂けるよう少し詳しく説明します。

実務に詳しい皆様からのご意見やご要望をお寄せ頂き、さらに改善を進
め実用化にこぎつけたいと存じます。読者の皆様のご協力をお願い致し
ます。

  2.Kシステムの原理 
登山道の鎖はなぜロープでなく鎖なのでしょうか。
ロープでは泥が付いたり、ぬれたりすると滑りやすくなり握っても力
が伝わりにくくなります。
鎖は、リンクごとにくびれがあり手で握ったときに滑りにくく、力が伝
わりやすいのではないかと思います。
また鎖は鉄をリング状に丸めて、リングがお互いに繋ぎ合わさった形で
一本の線状になっています。
リングはお互い繋ぎあっていますが、その間の空間は空いています。
この空間に間伐材を縛ったロープを引っ掛ければ鎖と木は一体になり
ます。鎖を手繰り寄せれば木も手繰り寄せることが出来ます。
山では鎖にしがみついて登山者か手の筋肉を使って自分の体を引き上
げます。
鎖を地面にたらして、鎖の長さ方向に複数の木をくくりつけ、手繰り
寄せれば木はずるずると「連続的に」引寄せることが出来ます。
鎖の大きなループをつくり、鎖のループを一方向に駆動してやれば、
鎖に繋がれた木は次々と手繰り寄せることが出来ます。
これが、K木寄せシステムの原理です。 

 3.K木寄せシステムの特長
(1)能率が良い
(2)長距離の引き寄せが可能
(3)設置が簡単
(4)設備が安い
(5)動力費が安い
(6)安全性が高い
と良いことずくめです。
今、林業に携わる多くの人々が求めていることがすべて網羅されてい
ます。
本当でしょうか!? 
次回からこれらのことを中心に一つ一つご説明してまいります。
         清田 憲正  記

  

2010/2/12 金曜日

自然のいとなみ(3)

カテゴリー: 自然の写真   by editor5 @ 19:54:57

雪国の光景   2010年2月初旬
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今に残る萱葺き屋根の家
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小学校の校庭:スキーの滑走練習授業
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 薪ストーブの熱でツララがたくさん残る
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大雪の朝は除雪が大変、楽になったなあ
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村に残る林を通り抜けて・野兎の足跡が残る
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あづまや・・我慢強く雪の重さに耐えている
今年は強い寒気団の南下で雪国は大雪になった。
経済環境が悪化して冬のお客さん1/4は減っている。
スキー場は韓国、オーストラリア等外国人の客が
多くなり益々国際化している。

     

  

自然のいとなみ(2)

カテゴリー: 自然の写真   by editor5 @ 18:35:58

2010131日   川越・秩父方面のバスツアーに参加

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川越中心街の旧家の天井の梁。250年前の建築で、切り出した
木材を組み立てるまで10年間乾燥時間が必要だったという。

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福寿草 早春のシンボルである。
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マンサク 花の名前が分からなかったのでガイドさんに聞いた。
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長瀞(ながとろ)にある宝登山(ほとさん)に登る。
約500mの山でケーブルが運行している。
今のシーズン“ロウバイ”(蝋梅)が有名で大勢の客を集めている。
宝登山神社の社殿はすごかった。
秩父3社(他に秩父神社、三峰神社)の一つだという。
山頂には奥社があり修験者達が活躍した雰囲気が残る場所であった。
千古の霊場、日本武尊のゆかりの神社との表示があった。
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3種類のロウバイが咲いている。この花、説明では
ワロウバイ(和蝋梅)とあった。
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奥秩父、三峰山に登る沢筋に三十槌(みそつち)の滝がある。
地下水が滲み出した所が氷柱(ツララ)になったものでライ
トアップして観光名所になっている。
この期間限定のスポットである。
NHKで取り上げたらしく大勢の人で賑わっていた。

  

2010/2/1 月曜日

高温水蒸気ガス化炉

カテゴリー: 地球温暖化   by editor2 @ 14:09:06

セラミックハニカムを蓄熱体として利用したリジェネバーナは1993年より国(経済産業省)の
省エネ対策の高性能工業炉開発事業において開発された。
そのバーナは現在鉄鋼、自動車、機械などの国内基幹産業で多数採用されCO2削減に貢
献している。
その実績を基に日本ファーネス株式会社(NFK)はさらなるCO2削減に挑戦すべくセラミック
ハニカム式高温水蒸気発生装置を開発した。
林地に大量に破棄されているバイオマス系原料を現地に近いところまで運び込み燃料化でき
る設備が実現できそうで当NPOとしてその早期実用化を期待している。

高温水蒸気ガス化技術を従来ガス化技術と比較すると前者は次の特徴を持っている。
(1) 高カロリーの生成ガスが得られる
ガス化の際に混入する空気量が非常に少ないため、空気が持ち込む窒素や、原料をガス化す
る際発生する二酸化炭素(CO2)など不活性ガス量が抑えられることである(図1)。
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(2) 生成ガスがクリーンである
高温水蒸気によって起きる水性ガス反応(C+H2O➞CO+H2)により、通常の炉で発生する
タールが抑えられる。
通常のガス化炉ではタールを除去するため改質炉が必要だがこの方式では不要。
(3) 装置がコンパクトで持ち運びができる
ガス化温度が高いので反応時間が短いのと改質炉が無いので装置がコンパクトにできる。
搬送が可能でトラックで現地に運こび原料をガスに処理できる(図2)。

hitsg8.jpg 

高温水蒸気ガス化では水蒸気を高温にする方法に特殊な工夫がなされている(特許)。
ボイラで発生した過飽和水蒸気を特殊な装置により1000℃以上の超高温水蒸気にできる。
この高温水蒸気発生装置は既に製品化されており、欧州に2003年に紹介された。
スウェーデン王立工科大学ですでに木質ペレットのガス化に使った実績がある。
欧州ではSuper Steam Enthalpy Intensifier (通称SI)として知られている。
現在SI-100(水蒸気量100kg/h)がNFKのガス化装置に使われて各種の木質バイオマスや
刈芝のガス化実験が行われている。
SIで加熱された水蒸気をセラミックハニカムの蓄熱体を通じて連続的に発生させる構造になって
いる。SIの中ではバーナから排出される高温排ガスがハニカムを通過し、排ガスから受けた熱を
ハニカム表面に蓄熱させる(上図バーナ上部、下図バーナ下部)、高温化されたハニカムにボイ
ラで発生した飽和水蒸気を通過(上図バーナ下部、下図バーナ上部)させ水蒸気を高温にしてい
る。このようにバーナ排ガスと水蒸気の熱交換を交互に起こし連続的に超高温の水蒸気をガス化
炉に供給している(図3)。

 hitsg9.jpg

生成ガスに含まれるタールの分解実験を行った結果を示す。この実験では空気を使った部分酸
化式ガス化炉で廃プラスチックをガス化して実験を行った。破砕したプラスチック片をガス化炉で
部分酸化してタールを含んだ生成ガスを発生させ、その生成ガスを供給ダクトの中を通し、その
ダクトの途中にSIで発生した高温水蒸気を吹き込むと、ダクトの内壁に固着していたタールは完
全に熱分解してガス化している、ダクト内壁はきれいになりダクト素材の肌を示している(図4)。 hitsg10.jpg

 NFKは平成22年に横浜市内の某ゴルフ場の協力を得てこの高温水蒸気ガス化装置を使った
バイオマスガス化の実証実験を計画している。ゴルフ場で発生するバイオマス廃棄物(刈芝等)
を高温水蒸気でガス化し有用なエネルギー源としてゴルフ場内施設で化石燃料の代替エネル
ギーとして使う(図5)。

 hitsg11.jpg

K-BETSはこのプロジェクトの実施にあたり、日本のもの作りで長年経験している専門家がアド
バイザイーとしてNFKに協力し、先進型バイオマスエネルギー利用技術の普及に尽力している。
高温水蒸気を使ったガス化方式には農林バイオマス3号もある(図6)。

hitsg12.jpg 

高温度の生成ガスが得られ、ガスがクリーンでタールが無く設備がコンパクトになったことがN
FK方式の特徴である。水蒸気温度800℃ではタールの発生が懸念される。
お互いに競争して更にレベルの向上に取り組んで行きたい。

  

2010/1/30 土曜日

自然のいとなみ(1)

カテゴリー: 自然の写真   by editor5 @ 23:45:31

昭和の森のスケッチ

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左:大きなボスあひるが家族2羽と鴨2羽を引き連れて遊んでいた。
枯れた草むらの舞台の上を飛び回っていた。
右:春の日ざしの中梅の花が咲き出していた。
紅白の木が混じりあい賑やかになった。この日家族連れが数組訪れていた。

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左:桜の林に行って見るとこのように大分花芽がふくらんできていた。
もう少し待ちましょう。
右:
水仙の花。昨年の暮れ頃からあちこちで咲いていたが今最盛期である。
黄色い部分が白い花弁から一段とび出ている。

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左:ロウバイの花。ほのかな甘い香りを出していた。
何も無い寒の時期には目立つ花である。
家の友人から貰った苗木はまだ咲かない。
右:
ミツマタ。ふしぎなことに枝が全て三つに分かれている。
遠くからみると鳥の巣のように見える。
樹皮は和紙の原料、ヒマラヤ原産。

  

2010/1/24 日曜日

遺伝子技術とクローン   生田 哲著        日本実業出版社

カテゴリー: 基礎知識   by editor5 @ 11:49:40

クローン技術とは
DNAを大量にコピーすること。ある生物の遺伝子(A)を別
の生物(B)に移す場合酵素という特別なタンパク質にやって
もらっている。この操作を組み換えDNA技術と呼んでいる。
一般的には外来DNAを微生物(大腸菌など)に入れて組み換
え体を作りこれを培養することが多い。
この培養によって同じDNAを大量に作り出すことをクローン
技術と呼ぶ。
DNAを切ったり貼ったりしてくれるのが酵素である。

制限酵素とは
DNAを切断する酵素が発見された。
バクテリアのリング状DNA(プラスミドと呼ばれる)の上に
ある酵素である。

バクテリアは抗生物質を与えても全滅しないで必死に生き残ろ
うとする仕組みが働く。例えば大腸菌のプラスミドには薬剤耐
性遺伝子と制限酵素を乗せていてこの役割を果たしている。
バクテリアに感染する微生物バクテリオファージが存在してい
る。その一つλファージが大腸菌を乗っ取ってしまいλファー
ジタンパク質を作って大腸菌は死んでしまう。
ところが大腸菌の特定のある種類ではλファージを殺してしま
い菌が生き残った。
この役割をしたのが制限酵素である。

制限酵素の仕組み
大腸菌で最初に発見された制限酵素をイコアールワンと命名さ
れた。働きを調べた結果DNAはある決まった箇所、ある一定
のパターンで切れていることが分かった。
例えばイコアールワンはGAATTC,またはCTTAAGの
文字を見つけたらきってしまう。
その後この作用をする酵素がたくさん見つかっている。

DNAの断片をつなぎ合わせる「DNAリガーゼ」が1973年ボ
イヤーとコーエンによって発見された。

「種の壁」と遺伝子組み換え
種の異なる生物同士は自然界では交配しないという原則がある。

遺伝子組み換え技術
プラスミドを制限酵素で切ると直線状になる。目的のDNAを
切り取って糊で貼り付ける。
これを混ぜ合わせるとまたリング状に戻って組み換えプラスミ
ドが完成する。これをホスト細胞に移すと増殖し、組み換えの
無かった大腸菌は死滅してしまった。

DNA技術の進歩
微生物に有用タンパクを作らせるためには目的とする遺伝子を
コードする必要がある。自然界から探してくる方法と人工的に
作り出す方法がある。
化学的に合成するには4ケの大きな障害があったが現在ではい
ずれも解決して30分くらいの時間でできてしまうまでに進歩
した。

動植物に組み替え遺伝子を使って品種改良する
哺乳動物へは品質の高い動物を効率よく繁殖させる。医療に利
用できる薬や栄養素を獲得できる。植物へは対病性、対虫性、
除草剤耐性、痩せた土地での農作物の栽培など改良点で貢献し
ている。

遺伝子組み換え食品
農業では昔から品種改良が行われてきているがこれも遺伝子に
変化を与えたもの。
世間で言われている遺伝子組み換え品は「種の壁」を越えたと
いう報道は間違いである。特定の性質をもつ遺伝子を1、2ケ
入れ換えて性質を変えるだけでその物の本質はなんら変ってい
ない。
アメリカではアレルギー物質の有無、安全性の確認のた
め組み換え品には膨大なデーターを要求されている。

クローン羊「ドリー」の誕生
受精卵が分裂した「胚」を代理母に移植する技術は農学分野で
は発達したが(牛など)成功率が低いのとどんな牛が生まれる
かが分からなかった。親と全く同じコピーを作るべく取り組ま
れたのが体細胞のコピー。
核を取り除いた未受精卵の中に体細胞の核を入れる「核移植」
技術である。こうして生まれたのが「ドリー」である。

  

遺伝子のしくみ   池北雅彦・小原康治   ナツメ社

カテゴリー: 基礎知識   by editor5 @ 11:26:05

細胞内の核酸の構造と働き
核酸はDNA(デオキシリボ核酸)とRNA(リボ核酸)の
2種類がある。

いずれも塩基―糖―リン酸の化学物質でできている。
この基本単位が直列に数千、数万つながって核酸になっている。
塩基は4種類あり少しずつ構造が違っている。

DNAの構造
糖は全てデオキシリボースと呼ばれるもの1種類。
塩基はA、G、C、T(U)の4種類である。
塩基、糖、リン酸のつながったものをヌクレオチドと呼び基本
単位になっている。

DNAは2本の鎖を縄梯子状にした形でできており足場の部分
には2種の塩基が手をつないだ形になって存在している。
この組み合わせはA-TかG-Cのいずれかに決まっている。

動物の種類によってA―TとG―Cの比率は変っている。
核の直径は5㎛、この中に長さ1.8mのDNAが46本の染色体に
分かれてしまい込まれている。
ピンポン玉の中に1.8kmの紐が入っていると同等である。
収容するためDNAは糸巻きに巻かれ、糸巻きが更に電話のコー
ド状に巻かれ、それが2重、3重巻き取られて収めている。
正に芸術作品である。

ヒトの場合23対の染色体に別れていてタンパク質を作る設計
図として機能し易い構造になっている。

遺伝子のある場所
DNAの鎖の中に設計図が書かれている。鎖の中は設計図―空
白部―設計図―と交互に書かれている。
ヒトの場合遺伝子10万、ゲノムDNAは30億文字となる膨
大なものである。

タンパク質とアミノ酸
  アミノ酸はアミノ基(-NH2)とカルボキシル基(-COOH
  )を持った化合物である。天然のタンパク質は20種類あるア
  ミノ酸が長くつながった形である。

  正確にタンパク質をつくるためには厳密な管理システムが必要だ。
  DNAの塩基3ケの配列が1ケのアミノ酸設計図になる(例G
  AA-グルタミン酸)。
  これをコドンと呼び遺伝暗号の最小単位である。

  設計だけでなく開始、終了を指示すコドンもある。
  この遺伝暗号は全生物共通の信号であるのは不思議な事実である。
細胞を工場にたとえると
  レイアウトとしては頭脳として設計図のある核が中心にある。
  それを細胞膜で囲まれた細胞質があってここで機械やコンベヤ
  ーが働いている。

細胞の中で行われている作業は
  (1)ミトコンドリアによってエネルギーを作る。
  (2)リボゾームでタンパク質の合成が行われる。
  (3)小胞体はできたタンパク質を運搬役としてゴルジ体に運ぶ。
  (4)ゴルジ体に運ばれたタンパクはここで糖の鎖を付けられ貯
  蔵される。
糖タンパクは性質が変り水に溶け易くなるので生体間
  を移動し易くなる。

タンパク質の作成とRNA
命令通りのタンパク質を作るためDNAの塩基配列をRNAに
コピーしてリボゾームで使い易いようにする。
DNAがたくさんの遺伝子をもっているのに対してRNAは数
ケのタンパク質作成に必要な遺伝子だけを持つ。
RNAの塩基はA,G,C,Uの4種でTがなぜかUになって
いる。
核から飛び出したRNAは伝令RNAと呼びこれを基に
タンパク質が作られる。
この伝令RNAの指示に従って20種類あるアミノ酸を順序通
りに運んでくる役割が運搬RNAである。

dna005.jpg
上は「DNAシークエンスとアミノ酸」とを結ぶ暗号表
太字のAUGは生産開始、他の太字はストップ命令である。