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本文は、冬に体に蓄積する老廃物の正体を突き止めようとする内容です。
冬は寒さ対策で脂肪を蓄え、血行が悪くなることから、筆者は「酸化された脂質」と「低温で損傷したミトコンドリア」を老廃物の候補としています。
しかし、アブラナ科の野菜に含まれるイソチオシアネートは活性酸素の発生を抑制するものであり、老廃物を直接除去するわけではありません。
結論として、老廃物の正体は明確にならず、本当に食で除去できるのか疑問が残ります。
大阪府高槻市原地区で肥料教室を開いています
検索キーワード：「ミトコンドリア」
冬期に体内で蓄積する老廃物とは何か？
必須脂肪酸とは何か？
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必須脂肪酸とは、人体にとって必要不可欠だが、体内で合成できないため、食事から摂取しなければならない脂肪酸のこと。リノール酸（ω-6脂肪酸）とα-リノレン酸（ω-3脂肪酸）の2種類が存在する。
人体は炭水化物から脂肪酸を合成できるが、飽和脂肪酸やω-9脂肪酸（オレイン酸）までであり、ω-6やω-3といった多価不飽和脂肪酸は合成できない。
植物は、細胞膜の流動性を保つため、低温環境でも固化しないよう、多価不飽和脂肪酸を合成する能力を持つ。一方、動物はこれらの脂肪酸を合成できないため、植物から摂取する必要がある。
必須脂肪酸は、細胞膜の構成成分となる他、ホルモン様物質の生成や、体温調節、エネルギー貯蔵など、重要な役割を果たす。不足すると、皮膚炎、成長障害、免疫力低下などの健康問題を引き起こす可能性がある。
植物のオートファジー
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植物は、光合成産物をソースからシンクへ輸送する際にオートファジーが関与している。オートファジーとは、細胞内タンパク質の分解機構で、栄養不足時や病原菌排除時に機能し、分解産物は再利用される。植物ではマクロオートファジーとミクロオートファジーが確認されている。葉緑体のオートファジーには、徐々に小さくしていくRCB経路と、そのまま飲み込むクロロファジーの2パターンが存在し、光合成の調整にも関与すると考えられる。このメカニズムの理解は、作物の秀品率向上に繋がる可能性がある。
免疫の向上にはグルタチオンが重要な役割を担っているはず
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野菜の旨味成分としてGABAが注目されている。GABAは抑制性の神経伝達物質で、リラックス効果や血圧低下作用などが知られている。グルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)によってグルタミン酸から変換されるGABAは、トマトや発芽玄米などに多く含まれる。特にトマトでは、成熟過程でGABA含有量が急増する品種も開発されている。茶葉にもGABAが多く含まれ、旨味成分として機能している。GABAは加工食品にも応用されており、GABA含有量を高めた醤油などが販売されている。健康効果と旨味成分としての両面から、GABAは食品分野で重要な役割を担っている。
自然免疫を高める食品は何か？の続き
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免疫向上に重要な亜鉛は、好中球の活性酸素産生やDNA合成に関与し、不足すると免疫機能が低下する。好中球はペルオキシダーゼ酵素群を用いて活性酸素を生成し病原体を殺菌するが、この酵素の補酵素にはNADPHやヘムが必要となる。NADPHは光合成の明反応で生成され、ヘムはアミノレブリン酸から合成される。これらの経路は植物の光合成や活性酸素の制御機構と類似しており、葉緑素豊富な春菊は亜鉛などの微量要素も豊富で免疫向上に良いと考えられる。ただし、マンガン欠乏土壌で育った野菜は効果が期待できないため、土壌の質にも注意が必要。ウイルス感染時は、好中球ではなくナチュラルキラー細胞によるアポトーシス誘導が主であり、そこでも活性酸素が重要な役割を果たす。
真核藻類の誕生
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植物にはビタミンB12がない一方で、海苔などの藻類には豊富に含まれる。藻類の起源を探るため、細胞内共生説を概観する。
酸素発生型光合成を行う細菌や酸素呼吸を行う細菌が登場した後、ある古細菌が呼吸を行う細菌を取り込みミトコンドリアを獲得し、真核生物へと進化した。さらに、真核生物の一部は光合成を行う細菌を取り込み葉緑体を得て、灰色藻のような真核藻類となった。この真核生物が他の細菌を取り込んで共生する現象を一次共生と呼ぶ。
海苔のビタミンB12の謎を解く鍵は、このような藻類誕生の過程に隠されていると考えられる。
食用キノコから発見されたストロビルリン
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食用キノコ由来のストロビルリン系農薬アゾキシストロビンは、真核生物のミトコンドリア複合体Ⅲを阻害しATP合成を阻害することで殺菌効果を発揮する。しかし、代替酵素の存在により完全な死滅は難しく、植物の防御反応であるフラボノイドによる活性酸素除去阻害のサポートが必要となる。つまり、ストロビルリン系農薬は単体での殺菌効果は限定的で、植物の免疫力を高めるポリフェノール合成促進や、植物体内での活性酸素除去を担うグルタチオンとの併用により効果を発揮する。バクテリアやアーキアには効果がない点にも注意が必要である。
酵素の中の電子達
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酵素は触媒反応で物質を変化させエネルギーを獲得する。その中心は電子の獲得と利用。電子伝達系では、糖から電子を取り出し、水素イオンの濃度差を利用してATPを生成する。電子は粒子と波動の二重性を持つため、量子力学的な理解が必要となる。酵素反応では、量子トンネル効果により、通常必要なエネルギーを使わずに基質から電子を取り出せる。つまり、酵素が持つ特異的な構造が、量子トンネル効果を促進し、効率的なエネルギー獲得を可能にしていると考えられる。
酸アミド系殺菌剤ペンチオピラド
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ペンチオピラドは、ミトコンドリアの電子伝達系を阻害する殺菌剤。コハク酸脱水素酵素（SDH）に作用し、コハク酸からユビキノンへの電子伝達を阻害することで、菌の呼吸を阻害する。この結果、NADHの生成が阻害され、ATP合成が阻害され、菌の生育が抑制される。黒腐れ菌核病対策として土壌pH調整と併用された事例も紹介されている。
ラウンドアップという除草剤の今後は？
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ラウンドアップの有効成分グリホサートは、植物の必須アミノ酸合成経路を阻害することで除草効果を発揮する。しかし、論文によればグリホサートは人体において重要な酵素シトクロムP450の働きを抑制し、アルツハイマー病、癌、糖尿病などのリスクを高める可能性がある。シトクロムP450は解毒作用やステロイド合成に関与し、植物にも存在する。仮に植物のシトクロムP450がグリホサートによって阻害されれば、植物は一時的に無防備な状態になり、ダメージを受ける可能性がある。イネではシトクロムP450の候補遺伝子が多数発見されているものの、機能は未解明な部分が多く、グリホサートの影響を断言できない。そのため、分解が早くてもラウンドアップの安全性を断定するのは難しい。
タネは眠りに入る時、種皮の形を変えるのか？
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果実内発芽した種子は、アブシジン酸不足により休眠できず、種皮が白く膨らんでいる。通常、種子は休眠時にアブシジン酸が活性酸素を生成し、気孔を閉じさせる。活性酸素は種皮も酸化し、茶色に変色させるようだ。果実内発芽の種子は、この酸化過程を経ず白いまま発芽を始める。つまり、種皮の色は休眠とアブシジン酸の影響を示す指標と言える。
アブシジン酸の働き、そして毒性はあるのか？
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果実内発芽は、種子が休眠できずに発芽する現象で、アブシジン酸(ABA)の不足が原因である。ABAは、水ストレス時の気孔閉鎖、種子休眠誘導、器官離脱に関与する植物ホルモン。玄米に多く含まれるABAは、活性酸素生成を促すため毒性があると噂される。ストレスを感じた植物はABAを合成し、ABAが活性酸素生成の鍵となる。活性酸素は通常、ミトコンドリアで生成されるが、ABA蓄積により過剰生成される可能性が懸念され、玄米食の危険性が議論されている。
電子伝達系でATPをたくさん作る
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クエン酸回路で生成されたNADH<sub>2</sub><sup>+</sup>を利用し、ミトコンドリアの電子伝達系で大量のATPが合成される。葉緑体と同様にプロトン駆動力を使うが、ミトコンドリア内膜の内外でH+を移動させる点が異なる。NADHの電子を用いてH+を膜の外へ放出し、ATP合成酵素を通して内側に戻す際に生じるエネルギーでATPを生成する。これで糖からエネルギーを取り出す過程が完了し、全体の反応式C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub> + 6O<sub>2</sub> + 38ADP → 6H<sub>2</sub>O + 6CO<sub>2</sub> + 38ATPとも一致する。
クエン酸回路で電子をたくさん得る
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解糖系で生成されたピルビン酸は、ミトコンドリア内でクエン酸回路に入り、電子を放出する。この回路では、ケトグルタル酸など様々な有機酸を経由し、NADH₂⁺の形で電子を取り出す。ケトグルタル酸は植物のアミノ酸合成にも利用される物質である。つまり、植物はクエン酸回路で生成される有機酸をアミノ酸合成にも活用している。そのため、糖をアミノ酸合成に利用する植物にとって、アミノ酸を直接吸収する能力は大きなメリットとなる。
解糖系という反応
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植物にとって最も重要な植物ホルモンであるオーキシンは、成長や発達に様々な影響を与える。オーキシンは茎の先端で合成され、重力の方向に移動することで植物の成長方向を制御する。この重力による移動は、オーキシン排出キャリアのPINタンパク質が細胞膜の特定の位置に配置されることで実現される。オーキシンは細胞壁を緩めることで細胞伸長を促進し、高濃度では逆に成長を阻害する。この性質を利用し、植物は光の方向へ成長する屈光性を示す。オーキシンは側根の形成や果実の発達にも関与し、農業分野でも挿し木の発根促進などに利用されている。オーキシンは植物の形態形成に不可欠なホルモンであり、その作用メカニズムの解明は植物科学の重要な課題である。