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エタノールは、細胞膜を容易に透過し、タンパク質間の水素結合を破壊することで消毒効果を発揮します。タンパク質は水素結合などにより安定した構造を保っていますが、エタノールが入り込むことでこの構造が崩れ、変性や細胞膜の破壊を引き起こします。単細胞生物である細菌やウイルスにとって、細胞の破壊は致命傷となるため、エタノールは消毒液として有効です。
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消毒液としてのエタノール
石鹸の作り方
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石鹸は、油脂をアルカリ剤で煮立てる「鹸化」によって作られます。油脂はグリセリンに脂肪酸が結合した構造をしていますが、水に溶けにくい性質です。鹸化によって脂肪酸がグリセリンから切り離されると、疎水性の炭素鎖と親水性のカルボニル基を持つようになり、界面活性剤として機能するようになります。記事では、脂肪酸の炭素鎖の長さによって界面活性機能が変わるのかという疑問が提示されています。
植物はアミノ酸態窒素を吸収した後、どのように利用するか？
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植物は吸収したアミノ酸態窒素を、光合成で得たアミノ酸の補填としてタンパク質や核酸の合成に利用します。 具体的には、グルタミンやアラニンなどのアミノ酸は、体内で様々なアミノ酸に変換された後、タンパク質や核酸の材料となります。 このことから、有機質肥料による食味向上は、アミノ酸態窒素が植物に直接吸収され、効率的に利用されるためと考えられます。
イワシのアミノ酸成分表を見てみる
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魚粉肥料によく使われるイワシの成分表を見ると、旨味成分であるグルタミン酸、アスパラギン酸が多い一方で、苦味成分であるリジンも多い。もし、ネギがこれらの成分をそのまま吸収すると苦くなってしまうはずだが、実際はそうならない。つまり、魚粉肥料の効能には、単に成分が吸収される以上のメカニズムが隠されている可能性がある。
脂肪動員
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脂肪動員とは、糖が枯渇した際に、エネルギー源として脂肪が利用され始める現象です。具体的には、中性脂肪であるトリアシルグリセロールから脂肪酸が切り離され、エネルギーを生み出す過程を指します。切り離されたグリセロールは解糖系に、脂肪酸はβ酸化を経てアセチルCoAに変換されます。アセチルCoAはクエン酸回路で利用され、大量のATPを産生します。脂肪動員には補酵素A(CoA)が重要な役割を果たします。
中性脂肪を構成するグリセロールはどのように合成されるか？
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解糖系は、グルコース（ブドウ糖）をピルビン酸に分解する代謝経路です。細胞質基質で行われ、酸素の有無にかかわらず進行します。まず、グルコースはATPを消費してリン酸化され、フルクトース-1,6-ビスリン酸へと変換されます。その後、段階的に分解が進み、NADHとATPが生成されながらピルビン酸が生成されます。酸素存在下では、ピルビン酸はミトコンドリアに輸送され、クエン酸回路で代謝されます。酸素非存在下では、ピルビン酸は乳酸発酵などにより代謝されます。解糖系は、生命活動に必要なエネルギー供給の主要な経路の一つです。
中性脂肪とは何か？
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中性脂肪は、グリセリンという物質に脂肪酸が３つ結合したもので、エネルギー貯蔵や臓器の保護などの役割があります。脂肪酸の種類によって構造や融点が異なり、飽和脂肪酸が多い動物性脂肪は常温で固体、不飽和脂肪酸が多い植物性脂肪は液体であることが多いです。
グリセリンに結合する脂肪酸は1〜3つの場合があり、それぞれモノアシルグリセロール、ジアシルグリセロール、トリアシルグリセロールと呼ばれます。中性脂肪という名前は、グリセリンと脂肪酸が結合すると中性になることに由来します。
ラウリン酸はどこにある？
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ラウリン酸は、ヤシ油やサツマイモなどの熱帯植物に多く含まれる炭素数12の中鎖飽和脂肪酸です。飽和脂肪酸は融点が高いため、ラウリン酸を含むリン脂質で構成される細胞膜は寒さに弱い性質を持ちます。これは、熱帯植物の分布と一致する特性です。
食品成分分析では、グリセリンなどに結合した脂肪酸も測定可能です。また、遊離脂肪酸は細胞内で生理活性に関与する可能性も示唆されています。さらに、長鎖飽和脂肪酸から中鎖飽和脂肪酸への変換の有無も、今後の研究課題です。
中鎖飽和脂肪酸は、ジャガイモそうか病菌の増殖抑制効果も報告されており、農業分野への応用も期待されています。
堆肥の製造過程の最終工程時の変化に迫る
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糸状菌は栄養飢餓状態になるとオートファジーを活性化し、細胞内成分を分解して生存に必要な物質を確保する。この機構は二次代謝産物の生産にも関与し、抗生物質や色素などの生産が増加することがある。オートファジー関連遺伝子を操作することで、有用物質の生産性を向上させる試みが行われている。また、菌糸の分化や形態形成にもオートファジーが関与しており、胞子形成や菌糸融合などに影響を与える。このことから、糸状菌のオートファジーは物質生産や形態形成において重要な役割を担っていると考えられる。
クオラムクエンチングで軟腐病や青枯病の被害を減らせるか？
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クオラムセンシングは細菌の細胞密度依存的な情報伝達機構であり、病原菌の病原性発現にも関与する。クオラムセンシングを阻害するクオラムクエンチングは、病害防除の新たな戦略として期待される。本稿では、クオラムクエンチング酵素、特にAHL分解酵素の多様性と応用について概説する。AHL分解酵素は、N-アシルホモセリンラクトン(AHL)を分解することでクオラムセンシングを阻害する。AHL分解酵素は多様な微生物から発見されており、その構造や基質特異性も様々である。AHL分解酵素は、組換えタンパク質として利用したり、遺伝子組換え植物に導入したりすることで、植物病害の防除に効果を発揮することが示されている。
植物にとっての葉酸
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この記事は、植物における葉酸の役割について考察しています。筆者は、ヒトではDNA合成に関わる葉酸が植物でも同様の働きをしていると仮定し、ホウレンソウにビタミンB12が含まれると予想しましたが、実際には含まれていませんでした。そこで、植物における葉酸の機能について論文を調べた結果、シロイヌナズナでは葉酸が光合成を行わない色素体において、スクロースからデンプンへの変換を抑制することを発見しました。つまり、葉酸は植物の成長と貯蔵のバランスを調節する役割を担っており、成長期には葉酸合成が盛んになる可能性が示唆されています。このことから、葉酸の存在は植物の活発な成長を示す指標となる可能性がある一方、乾燥ストレスのような環境変化時には貯蔵に切り替わるため、単純に葉酸が多い野菜が常に良いとは言えないと結論付けています。
納豆のネバネバ、再考
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この記事では、納豆のネバネバ成分であるポリグルタミン酸の合成について考察しています。筆者は当初、大豆にグリシンが多く含まれることから、納豆菌はグリシンからグルタミン酸を容易に合成し、ポリグルタミン酸を作ると考えていました。しかし、グリシンからグルタミン酸への代謝経路は複雑で、ピルビン酸からクエン酸回路に入り、ケトグルタル酸を経てグルタミン酸が合成されることを説明しています。つまり、大豆のグリシンから直接グルタミン酸が作られるわけではないため、納豆菌はポリグルタミン酸を作るのに多くのエネルギーを費やしていることが示唆されます。このことから、筆者は納豆菌の働きを改めて認識し、納豆の発酵過程への愛着を深めています。さらに、人間がポリグルタミン酸を分解できるかという疑問を提起し、もし分解できるなら納豆のネバネバはグルタミン酸の旨味に変わるため、納豆は強い旨味を持つと推測しています。
きたる大豆の一大イベントに向けて
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大豆にはプロテアーゼ・インヒビターやアミラーゼ・インヒビターなどの消化阻害物質が含まれており、生食すると消化不良を起こす可能性がある。しかし、加熱によってこれらの阻害物質は失活するため、炒った豆であれば安全に食べられる。日本の伝統的な大豆食品である醤油、味噌、納豆は、発酵過程でこれらの阻害物質が分解され、旨味成分であるアミノ酸へと変化する。これは、大豆の自己防衛機構を逆手に取った人間の知恵と言える。節分で食べる炒り豆も、この知恵に基づいた安全な食習慣である。
味覚とアミノ酸
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筆者はアミノ酸肥料の効果、特に食味向上への影響について考察している。人間の味覚は甘味、塩味、酸味、苦味、旨味から構成され、アミノ酸は甘味、旨味、酸味、苦味を持つ。旨味はグルタミン酸とアスパラギン酸、甘味はアラニン、グリシン、スレオニン、セリン、プロリン、苦味はアルギニン、イソロイシン等が持つ。この味覚とアミノ酸の関係性を踏まえ、アミノ酸肥料の施肥が作物の味にどう影響するかを過去の投稿記事の構成比と合わせて考察しようとしている。
アミノ酸肥料には動物性と植物性があるけれど、再考
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植物へのアミノ酸の効果は多岐に渡り、それぞれの種類によって異なる影響を与えます。グルタミン酸は光合成産物の転流促進やクロロフィル合成に関与し、グリシンもクロロフィル合成に寄与します。プロリンは浸透圧調整や抗酸化作用、乾燥ストレス耐性を高めます。アラニンは同様に浸透圧調整に関わり、バリン、ロイシン、イソロイシンは分枝鎖アミノ酸としてタンパク質合成や植物ホルモンの前駆体となります。リジンは成長促進や病害抵抗性向上に働き、メチオニンはエチレン合成に関与します。アスパラギン酸は窒素代謝や糖新生に関わり、フェニルアラニンはリグニンの合成や花の色素形成に関与。これらのアミノ酸は単独ではなく、相互作用しながら植物の成長や環境ストレスへの耐性に影響を与えます。ただし、過剰な施用は逆効果になる可能性もあるため、適切な量と種類を選ぶことが重要です。
光合成とグルタチオン
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グルタチオンはグルタミン酸、システイン、グリシンから成るトリペプチドで、植物の光合成において重要な役割を果たす。従来、光合成の副産物である活性酸素は有害とされていたが、グルタチオンの抗酸化作用との組み合わせが光合成を活性化し、植物の生育を促進することがわかった。グルタチオンを与えられた植物は、光合成産物の移動量も増加した。今後の課題は、グルタチオンの生合成経路の解明である。また、グルタチオンは免疫向上にも関与していると考えられている。
セリンの生合成
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光合成で生成されたグルコースは解糖系に入り、様々な物質に変換される。その中には、様々なアミノ酸の生合成に関わる中間体も含まれる。例えば、3-ホスホグリセリン酸はセリン、ピルビン酸はアラニン、アセチルCoAはロイシンなどの前駆体となる。さらに、クエン酸回路の中間体であるα-ケトグルタル酸はグルタミン酸へと変換され、そこから他のアミノ酸も合成される。つまり、光合成で得られた炭素骨格は、様々な経路を経てアミノ酸の生合成に利用されている。
システインの前駆体としてのアスパラギン酸
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植物ホルモンのエチレン合成に関わるメチオニンとシアン化水素の無毒化に関わるシステインの生合成経路を辿ると、両者ともアスパラギン酸を起点としていることがわかる。 メチオニンはアスパラギン酸とシステインから、システインはメチオニンとセリンから合成される。さらにセリンもアスパラギン酸から派生する。アスパラギン酸自体は、光合成産物であるオキサロ酢酸とグルタミン酸から生合成されるため、これらのアミノ酸は全て光合成産物に由来する。アスパラギン酸は様々なアミノ酸合成の起点となる重要な物質である。
植物は水から得た電子をどうやって蓄えている？
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植物は光合成の明反応で水から電子を取り出し、NADPHの形で蓄える。暗反応（カルビン・ベンソン回路）では、二酸化炭素からブドウ糖を合成する際に、このNADPHから電子が有機酸に渡される。結果として、ブドウ糖には水由来の電子が蓄えられることになる。生物はエネルギーが必要な時、このブドウ糖を分解することで電子を取り出し利用する。つまり、ブドウ糖は電子の貯蔵形態として機能している。
タンパクの三次構造の際の結合：水素結合２
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タンパク質の三次構造形成には水素結合が関与する。水素結合は電気陰性度の差により極性を持った分子同士の結合である。アミノ酸の中にもアスパラギンやセリンのように極性を持つものがあり、これらが水素結合を形成する。例えば、アスパラギンの側鎖の酸素(δ-)とセリンの側鎖の水素(δ+)の間で水素結合が生じる。このように、アミノ酸の側鎖だけでなく、ペプチド結合などタンパク質中の様々な部位で水素結合は形成され、構造安定化に寄与する。