●同じ（　）には，同じ単語が入ります●

4/24/2005　
（１）の構造とはたらき　その１
　(text p14-)

（１）の発見
text p21
1665 ロバート・（２）（英）：
自作の（５）（レンズ２枚　反射型）で（４）片を観察
（１）壁で囲まれた無数の小部屋を発見　（１）（cell）と名付ける
1665年に，Micrographiaで発表

※cellを「（１）」と訳したのは宇田川榕庵（うだがわ　ようあん）　蘭学者　1798-1846
シーボルトの時代の人ですね
※（２）は，単に（５）で見た微小世界をmicrographiaに書いただけで（自費出版？），
（１）（cell）がそんな重要なものだという認識はなかった．
（４）は，中身が空っぽな「（１）」でできている．だから，軽い／水に浮く／弾力がある
と言っただけ
※ちなみに，この（２）は，ばねの法則である「（２）の法則（Ｆ＝ｋｘ）」の（２）だ．
本業は幾何学者，技術者，物理学者．でもニュートンと仲が悪かったらしい（笑）．
２年間だけ（５）にのめりこんだ．

1674〜（数十年間にわたり）　（３）（蘭）：
手製（５）（レンズ１枚　５０〜３００倍）でたくさんの微小世界（赤血球，精子，歯垢や，
汚水中の微生物など）の観察記録を英科学アカデミーに報告

※（３）の（５）は，現在でも，PETボトルとガラス玉で作ることができる．
※彼は商人で，別に学者が本業ではなく，レンズ磨きは趣味だった．でもこのことで，
微小世界ブーム，（５）ブームが起きたらしい
※ちなみに彼はゾウリムシの分裂を発見し，生命の誕生は天から降ってくるような
ものではないと感じたらしい．


※でもまだこの頃までは，（１）の機能とかについてはわかっていない
（１）はただの「植物の孔」だと思われていた（つまり中身はからっぽ）


text p15
しだいにどんどん（５）の性能が上がってきた

1831　ロバート・（６）（英）：
ランの葉の表皮（１）などを観察し，どの（１）にも核があることを発見

※植物から最初に発見されたのは，植物（１）が動物（１）に比べて比較的大きいからだろう
※彼は，あの「（６）運動」の（６）である．

これを機に，高性能の（５）のおかげで，（１）内物質がどんどん発見される　
（１）は空っぽではなかったのだ！

1838　（７）（独）が植物について，
1839　（８）（独）が動物について，
（１）説を「提唱」した（提唱　つまり，言っただけ）
「すべての生物は，（１）を基本単位（つくりやはたらきの基本単位）としてできている．
（１）は，形態（かたち）だけでなく，機能（はたらき）の面からも，生物の最小単位
（基本単位）である．」

※「提唱」だって大事なことだ．100%の確証を得るまで公開しない，なんて態度では，
「先に論文を出したものが勝ち」の研究者業界では，とうてい勝てないぞ
もちろん，100%なデタラメを言ってもバカにされるけどさ
※植物から最初に発見されたのは，植物（１）が動物（１）に比べて比較的大きいからだろう
※２人はおともだち
※（７）はもともと弁護士　自殺に失敗したのを機に，医学者，生物学者になった
彼のイメージは，植物は（１）の寄せ集めだ，という程度　「分化」までは意識が行ってない．
※（８）は，植物と動物の（１）は構造が共通で，膜，核，（１）質でできていることに気がついた．
つまり，「動物も植物も，（１）は，生物のつくりの最小単位」だ

（７）や（８）の時代は，（１）説はまだ「つくり」のことまでしか言っていなかったが，
現在の（１）説は，さらに踏み込んだことを述べている
「（１）は，つくりの最小単位であるだけでなく，生物のはたらきの最小単位でもある」
つまり，それ以上細かくしてしまうと，生物としての機能（代謝とか増殖とか．．）を果たせない

※代謝とは，生命体の化学反応のことだ
※現在では，ランの花の生産などで，組織培養が盛んに行われている．
（ランを種子から育てるのはものすごく難しい）
まだ植物の世界だけだけどね．だって，組織培養＝クローン作り　だしね．
→図表p121,157
組織培養では，植物１個の体（１）から，完全な植物体ができる．
たった１つの（１）に，その生物の情報がすべて書き込まれているってことだ．
つまり，（１）は，生物としての最小（基本）単位なのだ．
※ミトコンドリアなどの（１）小器官だけを取り出して，いくら培養しても，
増殖はしない．生物にはならない．

1858　（９）（独）：
彼は（１）分裂を観察して，以下のことを確信し，提唱した．
「（１）は，（１）から生じる」

（１）分裂（つまり増殖）は，この後も多くの人が研究し，これによって，（１）説はより確信を
得ることになった．

1882　（１０）（独）：
（１）分裂の過程を報告
「（１０）左手の法則」の（１０）（英）とは，別人だ．


（１）の大きさ

text p14-15，図表p10を見て
（１）の大きさは？　→さまざま

大きい（１）：ニワトリの卵黄　約２ｃｍ　ダチョウの卵黄　約７ｃｍ
小さい（１）：マイコプラズマ（（１）壁のない細菌）　100ｎｍ位　※細菌類は，普通は（１）壁がある
長い（１）：神経（１）　１ｍ以上のものもある

なお，ウィルスとかミトコンドリアとかは，（１）ではない．

※ｎｍは，ナノメートルと読む．μ（マイクロ）よりも小さい．
１μｍ　＝　１０００ｎｍだ．　※NHK特集「ナノスペース」を見たことはある？

Ｇ（ギガ）は１０００００００００倍
Ｍ（メガ）は１００００００倍
ｋ（キロ）は１０００倍
●
ｍ（ミリ）は１／１０００
μ（マイクロ）は１／１００００００
ｎ（ナノ）は，１／１０００００００００


例：１ｋｍ＝１０００ｍ＝１００００００ｍｍ
１ＭＨｚ＝１０００ｋＨｚ＝１００００００Ｈｚ
１ｎｍ＝０．００１μｍ＝０．００００００００１ｍ

だいたいの目安として，動物（１）は，数十μｍ位　植物（１）は，百〜数百μｍ位
※タマネギの表皮（１），ヒトの口腔上皮（１）を中１の頃に見ただろう．覚えているか？
植物（１）の方が，動物（１）よりも大きめである
だから，植物（１）の方が先に発見研究されたのだ．
また，後に学ぶ「共生説（図表p14下）」によれば，ラン藻は大きいので，比較的大きめな（１）に寄生して，それが植物（１）の葉緑体になった
とも考えられる．ラン藻が寄生できなかった（１）は，動物へと進化したわけだ．


ヒトの（１）数合計は？　→体重６０ｋｇのヒトで，約６０兆個
Ｑ：体重８６ｋｇの僕の（１）数合計は？　a. 約６０兆個　b.約８６兆個
答えはa.　（１）の大きさはほぼいっしょ．数が変わるのである．

（１）の大きさはほぼいっしょ．（１）の大きさはそんなに大きくはない．
それはなぜか？




Ｅ＝表面積Ｓ／体積Ｖ　とすると，Ｅは
（１）内外の物質交換のしやすさを表す．





つまり，（１）の半径ｒが小さい方が，物質交換に有利なのである．
動物（１）は，植物（１）よりも比較的小さい．このため，大きなラン藻が寄生できず，葉緑体を持つことができなかった代わりに，
（１）の小ささ＝物質交換のしやすさを活かして，動き回って他の生物を補食することでエネルギーを得ることを選んだのだろう．
だって，動くためにはたくさんのエネルギーが必要で，物質交換も激しくなければいけない．




（１）を観察しよう！　〜光学（５）のつかいかた〜
　→中１の時に，もうやったよね．タマネギの表皮（１）や，ヒトの口腔上皮（１）を見たよね

光学（５）のつかいかた　→図表p8,9　もう知ってるね
p8 レンズの付け順　ピントは低倍率で合わせ，倍率を上げてもピントはそんなにはずれない　鏡筒は下から上へ　等
p9オオカナダモはピント位置を変えることで上の方や下の方を別々に見ることができる　染色液の選択　ミクロメータの使い方　等

Ｑ１．倍率１５０倍（対×１０　接×１５）の時，
図１のように，１目盛りが１２μｍの対物ミクロ
メータ（あるのか？）を使って，接眼ミクロメータの
１目盛りの長さを測定＆計算した．
【１】接眼ミクロメータの１目盛りの長さは
いくつか？
【２】対物ミクロメータを取り，図２のような（１）
を観察した．（１）の長径はいくつか？
【３】倍率を６００倍に変えると，接眼ミクロ
メータの１目盛りの長さはいくつになるか
【４】このとき，図２の（１）と目盛りはどのよう
に見えるか？


Ｑ２．図表p9右下の表はブランクになっている．
p9下のような対物＆接眼ミクロメータを用いたとき，
それぞれの倍率での，接眼ミクロメータの１目盛りの長さを，表にすべて書き込め．

答：Ｑ１【３】２．４μｍ　　Ｑ２　×４０と×１５の欄が２．６μｍ（正確には２．５７５μｍだが，四捨五入した）　他はナイショ

光学（５）と電子（５）

光学（５）の倍率の限界はせいぜい１５００倍程度　それはなぜか？

光学（５）の（１１）は０．２μｍ程度である．


※（１１）：２つの点を，２点として見ることが
できる限界の間隔のこと．
つまり（１１）は，像がボケる程度を表す．２つの点が
近すぎると，ボケた像では２点がくっついて
見えてしまう．
（１１）が小さいほど，像はシャープである（ボケてない
像である）．よって，倍率を高くすることができる．


（１１）０．２μｍでは，せいぜい１５００倍が限界である．
　光は直進するとよく言われるが，実際には，光は波なので，
回り込み（回折）という現象を起こす．
例えば音も波なので，回り込みが起きる．だから，ビル陰でも音が聞こえるのである．
回り込みは，波長λが小さいほど，起きにくい．
音は波長が１ｍ程度なので，回り込みがよく起きる．


一方，光は波長が５００ｎｍ程度なので，
回り込みはほとんど起きない．
でも，たとえわずかでも光の回り込みは起きるので，影は，右図のように，
わずかながらボケている．
まして，それを拡大する（５）では，この回り込みによるボケを拡大している
わけで，結果として像がすごくボケてしまう．これが，光学（５）の倍率には限界がある
（最大１５００倍）理由である．
※ちなみに，光の回り込みを利用して音データを読みとっているのが，ＣＤである．



では，光の波長を小さくすれば，回り込みは減り，倍率を上げられるのではないか？
でも，それは無理なのである．
実は，光の波長は，光の色を決めている．４００ｎｍ近辺は紫，５００ｎｍは緑，６００ｎｍはオレンジ，７００ｎｍは赤．．．
８００ｎｍ近辺より波長が長い光は，赤外線である．逆に，４００ｎｍより波長が短い光は，紫外線である．
つまり，紫外線を使えばいい．．．のか？
・残念ながら，紫外線は目には見えない．
・水を（１２）しない．つまり，紫外線を通してゾウリムシを見ると，真っ黒になってしまう．
（（５）には（１２）型と反射型があり，普通の（５）は（１２）型である．→textp21参照）
これじゃ中の構造が見えない．それじゃだめじゃん
・ガラスも（１２）しない．つまり，紫外線レンズは作れない．水晶を使えば一応作れるらしいが，実用的ではない．

紫外線よりももっと波長を短くすると，Ｘ線とかγ線になる．．．．それは危険だろう

どうしても１５００倍よりも倍率を高くしたい！その声で生まれたのが，電子（５）である．
→図表p11

すべての物質は，物質であり，同時に波でもある（これを「二重性」という　量子力学の基本中の基本だ）．
実は「ぼく」も，極論すれば，「ぼく」という物質であり，同時に「ぼく波」という波でもある（笑）　こういう波を，「物質波」と言うんだ．
光も，光波という波であると同時に，光子という物質でもある．
だから電子も，電子という物質であり，同時に，電子波という波でもあるのだ．

電子波は，（１２）力がほどよくあるので，（１２）型の（５）（→textp21）に使うにはもってこいなのだ．

光波や電子波に限らず，すべての物質波の波長λは，物質の速度に反比例する．
で，倍率を上げる（（１１）を小さくする）ためには，電子波の波長λを短くすればよいのだから，
電子を超高速で飛ばせばいいってわけよ．
つまり，電子線源のスピード能力が，（１１）（つまり倍率）を決めるわけだ．

しかも，電子レンズは，電子を曲げればよいだけなので，電磁石で作ることができる．
つまりね，磁力で電子を曲げればよいだけなのだ（（１０）左手の法則）．簡単だね．
．．．なんかさ，都合の良い時だけ「電子」を物質として扱い，またあるときには「電子」を波として扱う．身勝手だよなあ．でもそれでいいのだ．
だって電子は，物質であり，「同時に」波なのだ．二重性って，そういうもんよ．
マツキヨが，薬屋さんであり，同時に雑貨屋さんであるのと同じだ（謎）
※「光子裁判」の話を知ってるかな？興味があれば，調べてごらん．
．．．しかしまあ，このへんはどっぷり物理だなあ（笑）


電子（５）では，（１１）を０．２ｎｍにまでできる．つまり，倍率を１０万倍くらい
まで上げることができる．すばらしい！

しかし，電子（５）にも欠点がある．

・像は白黒：　だって，光の色は，光の波長で決まるのだ．その光を使わないんだから，
色がわかるわけないじゃん　たまにカラーの電子（５）像を見ることがあるが，それは，像に後からコンピュータで色をつけたものだ
・試料をものすごく薄くスライスしないといけない：　電子の（１２）力はむちゃくちゃ弱い．
だから，（１２）型の電子（５）（→textp21）にするには，薄切りスライスが絶対必要
これには技術と熟練が必要　ちなみに僕には無理

・真空にする必要がある：　電子ビームが空気分子にぶつかると，電子が乱反射して，
像が乱れる．だから，真空にしないとダメ．
※薄切りスライスに，真空．．．つまり，生きたままの生物を見ることはできない

まとめ

　　
何を使うか
拡大は
場所は
色は
光学（５）
可視光線
レンズ
空気中
カラー
電子（５）
電子線
電磁石
真空中
白黒


電子（５）には，上記のような「（１２）型電子（５）（ＴＥＭ）」の他に，「（１３）型電子
（５）（ＳＥＭ）」というのもある．
Transmission Electron Microscope
Scanning Electron Microscope

（１２）型電子（５）（ＴＥＭ）：原理的に，薄切りスライスにする必要がある
（１３）型電子（５）（ＳＥＭ）：試料表面に電子をぶつけて，はねかえってくる電子（二次電子）
をコンピュータ処理して，像をつくりだす電子（５）．
はねかえりを使うので，薄切りスライスにする必要がない．立体的な像を見ることが
できる　→図表p11
その代わり，倍率がＴＥＭより少し劣る（コンピュータ処理する関係で）．また，
真空にすること（生きたままは無理だねえ）と，白黒である点は，ＴＥＭと同じである．
でも，立体像を見られるのはうれしいねえ．
物体表面の凸凹を知りたければ，ＳＥＭである．