植物のミカタ

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スベリヒユは、過酷な環境でも生育できる植物です。その秘密は、CAM回路という特殊な光合成にあります。通常の植物は、昼間に気孔を開いてCO2を取り込みますが、スベリヒユは夜間に気孔を開いてCO2を吸収し、リンゴ酸として蓄えます。そして、昼間は気孔を閉じたまま、蓄えたリンゴ酸からCO2を供給して光合成を行います。これにより、水分の損失を抑えながら、強い光を浴びて効率的に光合成を行うことができます。

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ケトン体は、脂肪酸から生成されるアセト酢酸、3-ヒドロキシ酪酸、アセトンの総称です。 糖質制限などでブドウ糖が不足すると、脂肪酸が分解されてアセチルCoAが生成されますが、クエン酸回路が十分に回らないため、余剰のアセチルCoAからケトン体が作られます。 ケトン体は脳関門を通過し、脳のエネルギー源として利用されます。 ただし、ケトン体が増えすぎると血液が酸性になり（ケトアシドーシス）、疲労感や体調不良を引き起こす可能性があります。 ケトン体はあくまで緊急時のエネルギー源であり、過度な糖質制限は避けるべきです。

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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。

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本記事は、人体で合成できない「必須脂肪酸」について深掘りします。必須脂肪酸はω-6のリノール酸とω-3のリノレン酸の2種を指します。 人体は炭水化物（ブドウ糖）からアセチルCoAを経て、飽和脂肪酸であるパルミチン酸やステアリン酸を合成し、さらにステアリン酸から一価不飽和脂肪酸のオレイン酸も合成可能です。オレイン酸は体温下で脂肪の流動性を保つ上で重要です。 しかし、人体はリノール酸やリノレン酸のような多価不飽和脂肪酸を合成する酵素を持たないため、これらは食物からの摂取が不可欠であると解説しています。

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BCAA (分岐鎖アミノ酸)は、筋肉のエネルギー源となり、運動中の筋肉の分解を抑える効果があります。運動でBCAAが不足すると、筋肉が分解されてエネルギーとして使われてしまうため、疲労感が増します。 BCAAを摂取することで、筋肉のエネルギー源を補給し、筋肉の分解を防ぐことができるため、疲労回復効果が期待できます。また、運動後の筋肉痛の軽減にも効果があると言われています。

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炎天下の駐車場、アスファルトの隙間に咲く小さな花。一枚しかまともに展開できていない葉にも関わらず、健気に花を咲かせたその姿は、生命力の強さを感じさせます。花の種類はスベリヒユと思われ、過酷な環境でも生育できるCAM回路という仕組みを持っている可能性があります。しかし、たった一輪の花では、受粉し結実することは難しいかもしれません。それでも、アスファルトの隙間という厳しい環境で懸命に生きるその姿は、見る人の心を打つでしょう。

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「条件的なCAM型植物のツルムラサキ」と題された記事は、ツルムラサキが多量の水溶性食物繊維ペクチンを含む理由を探ります。その手掛かりとして、温暖化対策で注目されるCAM型植物の栽培動向から、ツルムラサキが「条件的CAM」に分類されることに着目。CAM回路は、暑い環境下で水分の蒸散を抑えるため、夜間に光合成の暗反応を行う特殊なメカニズムです。ツルムラサキのペクチン含有量の多さが、このCAM特性と関連している可能性を示唆しています。

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マイクロビットのGPIOピンを安定させるにはプルダウン抵抗が有効です。スイッチOFF時はプルダウン抵抗によりGPIO 0はLOW状態を保ちます。スイッチON時はGPIO 0に電流が流れ、信号が送られます。プルダウン抵抗はショート(短絡)を防ぐため、一般的に10kΩの抵抗が使われます。プルアップ抵抗はスイッチと抵抗の位置が逆になり、スイッチOFF時はGPIO 0がHIGH、スイッチON時はLOWになります。

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この記事では、電子回路におけるショート(短絡)について解説しています。抵抗が並列に接続された回路において、片方の抵抗値が0Ωになると、電流は抵抗の低い経路に集中して流れます。 これは電流が流れやすい道を選ぶという性質によるものです。結果として、抵抗がない部分に電流が集中し、ショートした状態と同じになります。 このように、抵抗値が極端に低い箇所があるとショートが発生し、回路の故障や発熱などの問題を引き起こす可能性があります。

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この記事では、電子回路におけるショート（短絡）の危険性について解説しています。 筆者は、マイクロビットを使った電子工作を通じて、トランジスタの仕組みを理解しました。しかし、電子回路の基本である「プルアップ」「プルダウン」については未理解のままです。そこで、これらの概念を理解するために、まずはオームの法則を復習します。 オームの法則（*V* = *I**R*）を用いて、抵抗値が限りなく0に近い場合、電流値が無限大に発散することを示し、これがショートと呼ばれる現象であると説明しています。そして、ショートは回路に過大な電流を流してしまうため、大変危険な行為であると警告しています。

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この記事では、BBC Micro:bitとトランジスタを使ってDCモーターを制御する方法を解説しています。前回はモーターを回すことができませんでしたが、電気回路とトランジスタの動作原理を学び、今回は見事成功しました。 成功の鍵は、トランジスタのベース電流を制御するための抵抗値の計算です。目標とするモーター電流を100mAとし、トランジスタの増幅率などを考慮して、ベース抵抗を4.7kΩに設定しました。 その結果、Micro:bitのボタン操作でDCモーターの回転を制御することができるようになりました。今回の実験を通して、トランジスタの動作原理への理解を深めることができました。

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抵抗とは、電気の流れを妨げる働きをする要素で、単位はオーム（Ω）で表されます。水流に例えると、管に設置された篩のようなもので、水の流れを制限する役割を果たします。 電圧（水圧）、電流（水量）、抵抗の間には、オームの法則（V = IR）が成り立ちます。抵抗値が大きいほど、同じ電圧でも電流は小さくなります。 例として、Raspberry PiのGPIOピンとLEDを接続する際に、LEDの仕様に合わせた抵抗を選定する必要があることが挙げられています。しかし、GPIOピンの電流信号をどのように考慮すべきかについては、まだ理解が追いついていない点が示唆されています。

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本記事は、前回の「電流」に続き「電圧」について解説しています。電圧とは「電気を流そうとする力」であり、単位はV（ボルト）と定義。記事では、注射器で水を押し出す力や、高低差を利用した水車の例えを用いて、電圧と電流の関係性を分かりやすく説明しています。押す力や高さ（電圧）が強まるほど、流れる水（電流）の勢いが増し、電気機器の動きが活発になることを示唆。次回は「抵抗」について触れると予告しています。

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## 最近の肥料でよく見かける酸化還元電位の内容要約（250字） 記事では、土壌中の酸化還元電位が植物の生育に大きく関わることを解説しています。酸化状態の高い土壌では、窒素が植物に吸収されにくい硝酸態窒素として存在し、逆に還元状態では吸収しやすいアンモニア態窒素が優勢になります。 従来の化学肥料は土壌を酸化させる傾向にありましたが、近年は酸化還元電位を適切に保つことが重要視され、還元状態を促進する資材を用いた肥料も登場しています。 記事では、酸化還元電位を測定する重要性や、測定値に基づいた適切な土壌管理の必要性を説いています。

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この記事では、トランジスタの仕組み、特にスイッチング作用について解説しています。バイポーラトランジスタを構成するN型半導体とP型半導体の働きに触れ、マイクロビットと青色LEDを用いた回路を例に、トランジスタがどのように電流を制御するのかを図解しています。ベース電流の有無によってコレクター-エミッタ間の導通・非導通が切り替わり、これがスイッチのオン/オフ動作に対応することを示しています。記事では、トランジスタの基礎知識を学ぶことで、電子回路への理解を深めることを目指しています。

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この記事は、電子工作初心者向けにトランジスタの基礎を解説しています。トランジスタは、「スイッチング」と「増幅」の役割を持ち、電流を制御したり増幅したりする電子部品です。記事では、トランジスタの構造と名称、増幅率などの基本的な用語について解説しています。著者は、トランジスタの理解には電流の理解が不可欠であることを実感し、今後の学習目標としています。

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シフトレジスタは、複数のフリップフロップを連結してデータを順次移動させるデジタル回路です。各フリップフロップは1ビットの情報を保持し、クロック信号に従って隣に情報を渡していきます。 例えば、直列入力直列出力型では、入力データが"11010000"の場合、各クロックサイクルで1ビットずつシフトされ、最終的に出力"00001101"として得られます。 このように、シフトレジスタはデータを一時的に記憶したり、ビット列を操作したりする際に活用されます。

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SPIは、マスター機器が複数のスレーブ機器と通信する規格です。マスターはSCLK, MISO, MOSI, SSの4つの信号線でスレーブと接続します。SSはスレーブ選択線で、マスターはHIGH/LOWを切り替えることで、どのスレーブと通信するかを選びます。複数のスレーブを接続する場合、マスター側にスレーブ数分のSS（GPIOピン）が必要です。SSは通信開始と終了の合図にもなります。

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この記事は、UARTを用いたシリアル通信について解説しています。 UARTとは何か、Raspberry Piとmicro:bitを接続した図を例に、TXピンとRXピンを用いてどのようにデータがやり取りされるのかを説明しています。 具体的には、文字列"abc"をUART通信で送信する際に、コンピュータ内部では文字コードを用いて処理されていることを解説し、Go言語でのバイト型変換例を示しています。 さらに、microbitのUART設定における"bits=8"というパラメータを取り上げ、1ビットと8ビットの関係、表現できる数値範囲について触れています。 最後に、"0x610x620x63"という16進数表記で送信データ例を示し、次回にuart.initのパラメータ解説を行うことを予告しています。

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AD変換器の基準電圧(VREF)とは、アナログ電圧をデジタル値に変換する際の基準となる電圧です。MCP3208の場合、VREFは2.7V〜5Vの範囲で設定でき、高い電圧ほどデジタル値の分解能が向上します。 記事では、VREFを5Vにすることでサンプリング精度を高め、ノイズの影響を抑えるためにVREFに入力フィルターを入れることを推奨しています。 さらに、AGND(アナロググランド)とDGND(デジタルグランド)についても今後の課題としています。

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この記事では、Raspberry PiにpHメーターPH4502Cを接続し、pHのアナログ値をデジタル値に変換して取得する方法を解説しています。 筆者は、MCP3208というAD変換器を用い、GPIO Zeroのライブラリを使ってRaspberry Piで値を読み取っています。 記事内では、回路図やコード例、実験中の問題点と解決策が詳しく説明されています。 最終的には、水道水のpHを測定し、約2.8Vの電圧値を得ることに成功しましたが、値のばらつきが課題として残りました。 筆者は、今後さらに知識を深め、GPIO Zeroを使わない方法やpH測定の精度向上に取り組む予定です。

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この記事では、AD変換器を使ってアナログ値をデジタル値として読み取る方法を解説しています。AD変換器からのデータ送信には、複数のピンを使ったSPI通信という方式が使われています。SPI通信では、マスター（Raspberry Pi）とスレーブ（AD変換器）間でデータのやり取りが行われます。重要な点は、AD変換器からのデジタルデータは1本のピンではなく、SCLK、MISO、MOSI、SSの4本のピンを使ってやり取りされることです。

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このブログ記事は、BBC Micro:bitの内蔵AD変換機能を用いてpHメーターのアナログ値を読み取る実験について解説しています。筆者は、専用のAD変換器が届く前に、Micro:bitのP0/P1ピンがアナログ値の読み込みに対応することを発見し、これを活用。pHメーターをMicro:bitに接続し、MakeCodeでアナログ値をディスプレイに表示するプログラムを作成しました。 実験では、水道水で748、重曹水で916のアナログ値を取得。重曹水がアルカリ性であることから、測定値の傾向が妥当であることを確認し、アナログ値の読み取りに成功しました。今後はpHメーター出力値とMicro:bitのAD変換の詳細調査が課題としつつも、pH値に応じた自動制御（例：サーボモータでの溶液調整）への応用可能性に大きな期待を寄せています。

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筆者はpH測定器の仕組みを理解するため、ガラス電極法について調べています。 ガラス電極法は、pHガラス電極と比較電極を用い、pHガラス応答膜の内側と外側のpHの違いにより生じる起電力を測定することでpHを算出します。 pHガラス応答膜の内側にはpH7の塩化カリウムが用いられ、測定したい液体に当てると、pHの差に応じて起電力が発生します。 この起電力は温度によって変動するため、測定前にキャリブレーションが必要です。 筆者はpH測定器をRaspberry Piに接続しようとしましたが、A/D変換が必要なため、接続は保留となっています。

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この記事では、Raspberry PiのPWM機能を使ってサーボモーターを制御する方法を解説しています。 サーボモーターは、パルス幅によって回転角度を制御することができます。この記事では、GeekServo 9G Servo-Grayというサーボモーターを使用し、GPIO 12に接続して制御しています。 コードでは、RPi.GPIOライブラリを使ってPWM信号を生成し、ChangeDutyCycle()関数でデューティ比を変更することで、サーボモーターの回転角度を制御しています。 具体的には、デューティ比2.5%で-45度、7.25%で90度、12%で225度回転するように設定されています。

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この記事は、生物系出身でRaspberry Piに挑戦している筆者が、パルス幅変調(PWM)を学ぶ過程を記述しています。 まず、LEDの点灯と消灯を繰り返すLチカを通して、HIGH(電気が流れる状態)とLOW(電気が流れない状態)について学びます。次に、PWMの概念、周期、パルス幅、デューティ比について解説し、PWMを用いたLEDの明るさ制御に挑戦します。 具体的なコード例を示しながら、デューティ比を徐々に上げることでLEDが明るくなる様子を観察し、PWMによる制御を体感します。最後に、HIGHはデューティ比100%の状態であり、デューティ比が低くても実際には高速で点滅しているため暗く見えることを補足しています。

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Fritzingというアプリを使えば、電子回路の回路図が簡単に作成できます。Raspberry Piなど、様々な電子部品がパーツとして用意されており、ドラッグ&ドロップで配置できます。標準パーツにない場合は、ネットから追加することも可能です。例えば、Raspberry Pi 4 Model Bのパーツは、フォーラムで共有されているfzpzファイルをダウンロードしてインポートすることで使用できます。

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子供に初めて与えるPCとしてChromebookを検討していた筆者は、Micro:bitのシリアル通信の課題からRaspberry Pi 4 Model B(8GB)を購入。GPIOピンによる電子工作の可能性、安価でLinux学習に適した点を評価している。Raspberry Piはクレジットカード大の基盤に主要部品を搭載し、microSDカードにOSをインストールして使用する。高スペックゆえの発熱対策として冷却ファン付きケースも購入。Raspberry Piを子供用PCとするには、親のLinux(Debian系)知識やハードウェア管理の理解が必要と結論づけている。

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「山谷知行 イネの窒素飢餓応答戦略」は、イネが主要な窒素栄養源であるアンモニウム態窒素を根で速やかにアミノ酸（グルタミン、アスパラギン）に同化し、地上部へ輸送するメカニズムを解説しています。窒素利用効率（NUE）の向上は重要課題であり、窒素吸収・同化・転流・再利用に関わる分子機構や遺伝子が詳細に示されています。特に、窒素欠乏時には、アンモニウムトランスポーターなどの吸収関連遺伝子が誘導され、葉の老化を促進しつつ窒素を新しい成長点や穂へ効率的に再分配する戦略が明らかにされています。これらの知見は、窒素利用効率の高いイネ品種の開発や、環境負荷を低減しつつ生産性を向上させる技術への貢献が期待されています。

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ヨトウガ対策には、植物ホルモンに着目したアプローチが有効です。ヨトウガはエチレンによって誘引されるため、エチレン合成を阻害するアミノエトキシビニルグリシン(AVG)が有効です。しかし、エチレンは植物の成長やストレス応答にも関与するため、安易な阻害は生育に悪影響を及ぼす可能性があります。一方、ジャスモン酸は食害ストレスへの防御機構を活性化させるため、メチルジャスモン酸(MeJA)処理による抵抗性向上も期待できます。ただし、高濃度では生育阻害を起こす可能性があるため、適切な濃度での使用が重要です。これらのホルモンの相互作用を理解し、適切に制御することで、ヨトウガの被害を軽減し、健全な植物生育を実現できます。

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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。

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クエン酸溶液散布による作物の発根促進や食味向上効果について、土壌への影響を懸念する内容です。クエン酸は土壌中の金属系ミネラルを溶かし出し、植物の成長を促進しますが、同時に土壌中のカリや微量要素などの有限な資源を枯渇させる可能性があります。また、粘土鉱物の構造変化も引き起こす可能性も懸念されます。クエン酸散布は一時的な効果は期待できるものの、長期的には土壌の劣化につながり、持続可能な農業に悪影響を与える可能性があるため、安易な使用は避けるべきだと主張しています。土壌の適切な管理と持続可能性を重視した上で、クエン酸散布の利用を慎重に検討する必要性を訴えています。

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野菜の美味しさ成分の一つ、ポリアミン、特にプトレシンについて解説した記事です。プトレシンはオルニチンから合成され、植物体内ではポリアミン酸化酵素によって分解されて過酸化水素を生成し、これが植物の生体防御（気孔開閉、細胞壁強化、免疫）に関与します。ポリアミンは貝やダイズに多く含まれ、過剰摂取でなければ人体にも良い影響がある可能性が示唆されています。さらに、ポリアミンは植物の高温、低温、塩、浸透圧、カリウム欠乏、低酸素といった様々なストレス軽減にも関与しており、アミノ酸肥料と微量要素でストレス回避できる可能性についても触れられています。

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このブログ記事では、だだちゃ豆の美味しさの鍵となる旨味成分「オルニチン」に焦点を当てています。シジミにも豊富に含まれるオルニチンは、単に美味しいだけでなく、体内で発生する有害なアンモニアを毒性の低い尿素へと変換する「尿素回路」の重要な構成物質であることを解説。この機能と美味しさの関連性から、筆者は「野菜の美味しさ＝食べると健康になる」という考えが現実味を帯びると考察します。また、だだちゃ豆にオルニチンが多い理由として、タンパク代謝の活発さやアンモニア発生量の多さを挙げ、その場合、微量元素マンガンが栽培の鍵となる可能性を示唆しています。

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カプサイシンはトウガラシの辛味成分で、バニリルアミンと分岐脂肪酸がアミド結合した構造を持つ。辛味度はスコビル単位で表され、純粋なカプサイシンは1600万単位と非常に高い。人体への作用は、TRPV1受容体を活性化し、熱さや痛みを感じさせる。また、内臓脂肪の燃焼促進や食欲抑制、血行促進などの効果も報告されている。しかし、過剰摂取は胃腸障害を引き起こす可能性がある。農林水産省はカプサイシンを含むトウガラシの適切な利用と注意喚起を促している。

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あるトウガラシ栽培畑では、秀品率と効率化のため草生栽培を採用。多めに与えた肥料の余剰を通路の草が吸収・還元し、無農薬で物理性は向上傾向にある。 しかし、一部で秀品率が低下しアブラムシが発生。その箇所の畝はスベリヒユに囲まれ、基肥を多めに与えていたことが判明した。これはマルチ内で塩類集積が発生し、植物が乾燥耐性のためにアブラムシを呼ぶ成分を溜め込んでいる可能性を示唆する。水溶性栄養塩過多は発根を抑制し、病害虫への耐性を低下させるためだ。解決策として、基肥の家畜糞を減らし、植物性堆肥で物理性を高めることが提案された。草刈り機の進化もあり、草生栽培が今後の主流になる可能性を感じさせる実践例である。

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イネから発見されたジテルペノイドの一種、モミラクトンAとBは、植物の根から分泌される抗菌成分で、幅広い生物活性を持ち、他感作用（アレロパシー活性）を示す。もみ殻に多く含まれるラクトン化合物であることから命名された。近年、動物細胞への抗がん作用も報告され、注目されている。イソプレノイドは、IPPとDMAPPという炭素数5の化合物が結合して生成される。これらの前駆体は、非メバロン酸経路(MEP経路)またはメバロン酸経路(MVA経路)で合成される。モミラクトンは、イネの生育に有利な環境を作り出すことで、稲作の拡大に貢献した可能性がある。

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緑茶と紅茶は同じ茶葉だが、酵素的褐変の有無で異なる。緑茶は酵素を失活させ褐変を防ぎ、旨味成分のテアニンを多く含む新芽を使う。紅茶は酵素を働かせカテキンを重合させるため、成長した葉が適している。テアニンは新芽に多く、成長と共にカテキンが増える。カテキンは二次代謝産物であり、紅茶製造は植物の代謝過程の一部を切り出したものと言える。

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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。

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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。

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藍藻から発見された7-デオキシ-セドヘプツロース（7dSh）は、植物の芳香族アミノ酸などの合成経路であるシキミ酸経路を阻害する糖である。シキミ酸経路は植物や微生物に存在するが、動物には存在しないため、この経路を標的とすることで、植物特異的な作用を持つ除草剤の開発が可能となる。7dShは、シキミ酸経路の酵素である3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプツロソネート7-リン酸合成酵素(DAH7PS)を阻害することで、芳香族アミノ酸、ビタミン、植物ホルモンなどの合成を阻害し、最終的に植物の生育を阻害する。これは、新たな作用機序を持つ除草剤開発の糸口となる可能性がある。

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藍藻の一種 *Synechococcus elongatus* が産生する希少糖7-デオキシセドヘプツロース (7dSh) は、植物のシキミ酸経路を阻害する。シキミ酸経路は芳香族アミノ酸や特定の植物ホルモンの合成に必須であるため、7dShは植物の生育を阻害する。この作用は除草剤グリホサートと類似しており、シロイヌナズナを用いた実験で生育阻害効果が確認された。7dShは酵母など他の生物にも影響を与える。微細藻類である藍藻の研究はこれまで困難だったが、急速な研究進展により、7dShのような新規化合物の発見につながり、除草剤開発などへの応用が期待される。

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C4植物はCO2濃縮メカニズムにより高い光合成速度を達成する。CO2は葉肉細胞で炭酸脱水酵素(CA)の働きで炭酸水素イオンに変換され、リンゴ酸として貯蔵される。このCO2濃縮により、光合成の律速となるCO2不足を解消する。CAは亜鉛を含む金属酵素で、CO2と水の反応を促進する役割を持つ。C4植物のソルガムを緑肥として利用する場合、亜鉛の供給がC4回路の効率、ひいては植物の生育に影響を与える可能性がある。この亜鉛の重要性は、畑作の持続可能性を考える上で重要な要素となる。

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大気中の温室効果ガス削減のため、植物の光合成能に着目。光合成速度の高い植物、特にC4植物のトウモロコシやサトウキビは、単位面積あたりのCO2吸収量が多く、温暖化対策に有効。記事では、C4植物の中でも成長が早く土壌改良にも役立つモロコシやハトムギを、森の端から段階的に植えることで、腐植を増やし木の定着率を高める方法を提案。これは、草原から林、そして森へと遷移する自然の摂理を応用したアプローチ。最終的には、この方法で木を増やし、大気中のCO2削減に貢献したいという展望を示している。

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エノコログサは、夏の終わりを告げる植物として、そのふさふさとした穂が犬の尻尾に似ていることから「狗尾草」という和名がつけられています。C4型光合成を行うため、夏の強い日差しの中でも効率的に光合成を行い、大きく成長します。穂が風に揺れる様子は秋の訪れを感じさせます。 記事「夏に活躍！C4回路の植物たち」では、エノコログサのようにC4型光合成を行う植物は、高温や乾燥に強く、通常の植物よりも効率的に二酸化炭素を固定できるため、夏の暑い時期に繁茂すると説明されています。

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C4型光合成は、高温乾燥環境に適応した光合成の仕組みである。通常のC3型光合成では、高温時に気孔を閉じ二酸化炭素の取り込みが制限されるため光合成速度が低下する。しかしC4植物は、葉肉細胞で二酸化炭素を濃縮し、維管束鞘細胞でカルビン回路を行うことで、高温時でも効率的に光合成を行う。二酸化炭素濃縮にはエネルギーが必要となるため、低温・弱光下ではC3植物より効率が落ちる。トウモロコシやサトウキビなどがC4植物の代表例である。

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牛糞堆肥の土壌改良効果を植物ホルモンの視点から考察した記事です。窒素過多による植物の徒長や病害虫発生リスクを指摘し、牛糞堆肥の緩やかな窒素供給が健全な生育を促すと説明しています。特に、植物ホルモンのサイトカイニン、オーキシン、ジベレリンのバランスが重要で、牛糞堆肥は土壌微生物の活性化を通じてこれらのバランスを整え、根の成長、栄養吸収、ストレス耐性を向上させると主張しています。化学肥料の多用は土壌の劣化につながる一方、牛糞堆肥は持続可能な農業に貢献するとして、その価値を再評価しています。

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牛糞堆肥の土壌改良効果に着目し、植物ホルモンの視点からそのメカニズムを考察している。牛糞堆肥は植物ホルモン様物質を生成する微生物の活動を促進し、植物の生育を促す。一方、化学肥料は土壌微生物の多様性を低下させ、植物ホルモン産生を阻害する可能性がある。土壌の物理性改善だけでは植物の健全な生育は難しく、微生物との共生関係が重要となる。牛糞堆肥は土壌微生物の活性化を通じて植物ホルモン様物質の産生を促し、結果として植物の生育を促進、病害抵抗性を高める効果が期待できる。現代農業における化学肥料偏重の風潮に対し、微生物生態系を重視した土壌管理の必要性を提唱している。

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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。

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マンゼブなどのジチオカーバメート系殺菌剤は、SH酵素阻害を通じて殺菌活性を示す。SH酵素阻害とは、システインのSH基を活性中心とする酵素の直接阻害、補酵素CoAやリポ酸のSH基との反応による阻害、酵素反応に必要な重金属のキレートによる阻害を指す。マンゼブに含まれる亜鉛は、I-W系列の規則に従い金属酵素を阻害する。システインは硫黄を含むアミノ酸で、タンパク質の構造維持や活性酸素の除去に関わるグルタチオンの構成要素となる。ジチオカーバメートは、2つの硫黄を含むウレタン構造を指す。

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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。

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アミノ酸「セリン」の生合成について解説する記事です。セリンは、ヒドロキシメチル基を持つ極性アミノ酸で、解糖系の中間体である3-ホスホグリセリン酸から合成されます。その際、グルタミンがアミノ基供与体として重要な役割を果たします。解糖系は光合成産物である糖からエネルギーを取り出す最初の反応であり、セリンなどのアミノ酸合成には糖の一部が消費されます。筆者は、この経路が、アミノ酸肥料メーカーが「施肥により植物が糖をアミノ酸合成に使うのを回避し、生育を促進する」という営業文句の根拠となり得ることを示唆しています。

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スズメバチは翅の付け根に糖原性アミノ酸であるプロリンを蓄え、長距離飛行を可能にしている。プロリンはカロリー貯蔵として利用でき、グルタミンを二回還元することで合成される。グルタミンは光合成の窒素同化で生成されるため、プロリンも植物の葉に多く含まれる可能性がある。このプロリンの特性が、スズメバチ以外の昆虫にも応用されているか、そして植物における役割について、次回考察される。

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クエン酸は植物の根から分泌されるだけでなく、コウジカビもグルコース分解の過程で生成する。米ぬかボカシ肥作りと同様に、廃菌床とく溶性苦土を混ぜると、廃菌床内の発酵過程で生成されたクエン酸がく溶性苦土を水溶化する可能性がある。キノコはリグニン分解時にクエン酸を生成し、培地内の炭酸塩を溶かしてミネラルを取得。余ったミネラルは培地のCECが捕捉し、生態系が上手く機能している。

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紅葉した葉は、わざわざエネルギーを使って赤い色素アントシアニンを生成する。その理由は未解明だが、アントシアニンは抗酸化作用を持つとされる。著者は、落ち葉が酸化による分解を遅らせ、乾燥した状態を保つためにアントシアニンを生成しているのではないかと推測する。乾燥した落ち葉は土壌表面で立体構造を維持し、植物の根元に空気層を作り、断熱効果をもたらす。また、色素に含まれる糖分が土壌に供給される可能性も示唆される。いずれにせよ、落ち葉は根元の植物の生育に有利な環境を作る役割を果たしていると考えられる。

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リン酸欠乏になると、植物の葉は赤や紫に変色することがあります。これはアントシアニンの蓄積によるものですが、なぜリン酸欠乏でアントシアニンが蓄積するのかは完全には解明されていません。記事では、リン酸欠乏が糖の蓄積を招き、それがアントシアニン合成の基質となる可能性や、ストレス応答としてアントシアニンが合成される可能性について考察しています。また、アントシアニンは紫外線吸収や抗酸化作用を持つため、リン酸欠乏による光阻害ストレスからの防御機構として機能している可能性も示唆しています。さらに、リン酸欠乏と紅葉の関連性についても触れ、今後の研究の進展に期待を寄せています。

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植物は光合成で得た糖を分解し、クエン酸回路の中間体である有機酸に、硝酸から還元したアミノ基(-NH₂)を付加することでアミノ酸を合成する。グルタミン酸はα-ケトグルタル酸に、アスパラギン酸はオキサロ酢酸に、アラニンはピルビン酸に、それぞれアミノ基が付加されて生成される。グルタミン酸は、アスパラギン酸とアラニンの合成にも関与する重要なアミノ酸である。植物がアミノ酸を直接吸収できれば、硝酸還元と糖分解の過程を省略できる。動物もアミノ基があれば有機酸からアミノ酸を合成できるが、必須アミノ酸は体内で合成できないか、合成量が不足するため、食物から摂取する必要がある。グルタミン酸は旨味成分としても重要である。

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クエン酸回路で生成されたNADH₂⁺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C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 38ADP → 6H₂O + 6CO₂ + 38ATPとも一致する。

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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。

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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。

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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。

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アンモニア酸化細菌がアンモニアを亜硝酸に酸化し、さらに亜硝酸酸化細菌が亜硝酸を硝酸に酸化する一連の反応を硝化作用という。生物は物質を酸化し電子を得ることでエネルギーを産生する。アンモニア酸化でも細菌は電子を得て活動しており、有機物の分解によるエネルギー産生は酸化的リン酸化と呼ばれる。生物は電子を欲しがるため、還元されたアンモニアは誰が作ったのかという疑問が生じる。