植物のミカタ

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カナムグラは、かつてクワ科に分類されていましたが、現在はアサ科に分類されています。茎葉に苦味健胃作用があり、その成分は、近縁種のホップに含まれるフムロンと推測されます。フムロンはビールの苦味成分であるイソフムロンの前駆体で、抗菌・抗酸化作用も知られています。カナムグラは身近な植物でありながら、このような薬理活性を持つ成分を含んでいることが分かります。

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## 銅から活性酸素が生成される仕組みと酸化 ### 銅と活性酸素の関係 - 銅は水と反応しなくても、**過酸化水素と反応することで活性酸素を生成**する。 - 反応式: `Cu(Ⅰ) + H₂O₂ → Cu(Ⅱ) + ・OH + OH⁻` - 1価の銅イオン(Cu(Ⅰ))が過酸化水素(H₂O₂)に電子を与え、2価の銅イオン(Cu(Ⅱ))と**ヒドロキシラジカル(・OH)**が生成される。 - ヒドロキシラジカルは活性酸素の中でも特に酸化力が強い。 ### 酸化のしやすさ - 酸化還元電位、イオン化傾向などが指標となる。 - 詳細は次回以降解説。 ### 要約(250字) ポリフェノール鉄錯体は、土壌中の鉄と結合し、難溶性の形態にすることで、青枯病菌の鉄利用を阻害します。一方、酸素供給剤は、土壌中の酸素濃度を高めることで、植物の生育を促進し、病害抵抗性を高めます。これらの相乗効果により、青枯病菌の増殖を抑え、青枯病の発生を抑制します。

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アカマツは、クロマツと同様、他の植物が生育しにくい環境でも育つため、燃料として伐採された後でも優先的に生育できるという特徴があります。 燃料としてのマツは、製鉄に適した高火力を短時間で生み出すことから、日本の伝統的な製鉄、特に刀作りに欠かせない存在でした。 刀は日本では神聖なものとして扱われることもあり、その刀を生み出すために必要なマツもまた、他の植物が生育しにくい環境で力強く成長する姿から、神聖視されるようになったと考えられます。

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海岸に生えるクロマツに対し、アカマツは山で見られる。アカマツはマツタケと共生するが、土が肥えた森林では生存競争に弱い。しかし、岩場や乾燥しやすい尾根筋など、他の植物が生息できないような劣悪な環境でも育つため、強いと言える面もある。要するに、アカマツは厳しい環境に適応した、たくましいマツと言えるだろう。

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ネギ栽培に魚粉肥料を使うと「魚らしい旨味」が増すという話から、ネギの旨味成分を考察しています。 ネギの旨味はグルタミン酸が主で、魚介類に多いイノシン酸はほとんど含まれていません。そこで「魚らしさ」の正体を考えるため、旨味成分であるアスパラギン酸に着目します。 アスパラギン酸はネギにも魚粉肥料にも含まれており、この成分が「魚らしい旨味」に関係している可能性があります。

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この記事は、ミカンの隔年結果という現象について考察しています。隔年結果とは、豊作の年の翌年は不作になる現象で、その原因は完全には解明されていません。 筆者は、種無しミカンで果実肥大に関わるジベレリンという植物ホルモンに着目し、長年の品種改良でジベレリンの発現量が増え、ミカン全体で過剰になっているという仮説を立てています。 そして、ジベレリンが稲の徒長を引き起こす「馬鹿苗病」を例に挙げ、ジベレリンは成長促進効果を持つ一方、過剰になると枯死につながる可能性も示唆しています。 以下、筆者はこの仮説を基に、ジベレリンとミカンの隔年結果の関係についてさらに考察を進めていきます。

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玄米食は栄養豊富で食物繊維も豊富だが、脂肪酸組成、特に多価不飽和脂肪酸のバランスが気になる。 米ぬかから採れる米油の脂肪酸組成を見ると、オレイン酸が多く、必須脂肪酸のリノレン酸が少ない。玄米は主食なので摂取量が多くなるため、リノール酸過剰摂取の可能性があり注意が必要。リノール酸の過剰摂取はアレルギーや生活習慣病のリスクを高めるとされており、オメガ6系脂肪酸とオメガ3系脂肪酸の摂取バランスが重要となる。

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林道で見かけたマメ科植物は、葉の形状からヤブマメの可能性が高いです。ヤブマメは地上に花を咲かせるだけでなく、地中にも閉鎖花を付けます。地上花は有性生殖で多様な環境への適応を、閉鎖花は単為生殖で親株と同様の遺伝子を受け継ぎ、安定した環境での生存率を高める戦略をとっています。これは、ラッカセイの子房柄が土を目指す現象にも似ており、子孫を確実に残すための興味深い戦略と言えます。

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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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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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この記事は、栽培用の測定器について理解を深めるための導入として、リトマス試験紙を取り上げています。リトマス試験紙は、水溶液のpHを測定し、酸性かアルカリ性かを判定するために用いられます。 記事では、リトマス試験紙の由来である「リトマスゴケ」について触れ、それが地衣類の一種であることを説明しています。地衣類は藻類と菌類の共生体で、空気のきれいな場所に生息し、大気汚染の指標にもなっています。 そして、リトマスゴケやウメノキゴケの色素がpH測定にどのように関わっているのか、次の記事で詳しく解説することが予告されています。

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秋の七草の一つであるススキは、草原から林への遷移に現れ、放置すると林へと変化する。しかし、ススキの草原が維持されてきたのは、定期的な火入れや人為的な管理によるためと考えられる。 かつては、ススキを刈り取って堆肥として利用していた。十五夜後にイネの収穫を終えると、ススキを刈り取るという流れがあったのではないだろうか。定期的に刈り取ることで、ススキの草原が維持され、秋の七草として親しまれてきたと考えられる。

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クリの堅果の付き方について、マテバシイと比較しながら考察している。マテバシイは雌花の数が多く無駄が多いのに対し、クリは雌花が少なく効率的に見える。クリの堅果は開花後2ヶ月で形成されているように見えるが、クヌギやアベマキのように2年かかるのか、それとも1年で形成されるのか疑問を呈している。スダジイも比較対象として挙げ、ブナ科の系統樹に基づいて考察を進めている。クリのイガの中には複数の堅果が含まれており、その形成期間が焦点となっている。

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ミミズと植物の根は共進化し、深い土壌を目指している。ミミズの糞に含まれる植物ホルモンが根の伸長を促進し、酸素供給を向上させる。一方で、根はミミズにとっての酸素源となり、より深い土壌への移動を促す。この相互作用により、両者は土壌を耕し、その物理性を改善している。菌耕の液体に含まれる物質が、菌の増殖ではなく、植物の根とミミズの相互作用に関与し、耕盤層を破壊する鍵となる可能性がある。

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イースト菌発酵液散布で耕盤層が破壊されるという農法の真偽を検証している。発酵による二酸化炭素発生で耕盤層を破壊するという説明には無理があり、他に要因があると考察。根による物理的破壊、酸による化学的破壊に加え、菌の活動で生成された酸素や有機酸、あるいは発酵液へのミミズの走性が耕盤層破壊に繋がっている可能性を挙げ、ミミズの行動範囲と誘引物質について更なる調査の必要性を示唆している。

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兵庫の進学校の高校生が肥料の質問のため著者に会いに来た。高校生は高校で高度な生物の授業を受けており、大学レベルの内容も学習済みだった。彼らは慣行農法で使われる反応性の高い塩(えん)を、化学知識の乏しい農家が経験と勘で施肥している現状に驚き、問題視していた。水溶性塩(えん)の過剰使用は土壌への悪影響や野菜の栄養価低下を招き、医療費高騰にも繋がると指摘。さらに、近年問題となっている生産法人の大規模化は、肥料の知識不足による土壌劣化の危険性を孕んでいる。規模拡大に伴い軌道修正が困難になり、経営破綻だけでなく広大な土地が不毛化するリスクもあると警鐘を鳴らしている。記事は肥料の化学的理解の重要性を強調し、持続可能な農業への警鐘を鳴らす内容となっている。

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硝酸イオンを過剰に含む野菜は、人体への影響が懸念される。硝酸イオンは唾液中で亜硝酸イオンに変換され、これが体内でアミンと反応しニトロソ化合物を生成する。ニトロソ化合物の一部は発がん性を持つ。アミンはアミノ酸から生成され、タンパク質摂取により体内に存在する。胃の低pH環境がニトロソ化合物生成を促進する。硝酸イオン過剰摂取によるニトロソ化合物増加量は不明だが、リスク軽減のため葉色の薄い野菜を選ぶのが望ましい。これは栽培者の利益にも繋がり、社会全体の健康増進に貢献する。

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「刈り取った穂を天日干しすると米の味は変わるのか？」という疑問を深掘りした記事。日本調理科学会の研究報告によると、栄養価に明確な差はないものの、電子顕微鏡でデンプン粒の細胞配置や立体的な膨らみに違いが見られました。このデンプン粒の形状変化が炊飯時の膨潤性に影響し、官能検査では天日干し米の方が「硬さが減り、粘り気が増す」という結果に。天日干しは、米本来の食感を向上させ、より美味しい米へと変化させる可能性を秘めていることが示唆されました。米の味を左右する食感の秘密に迫る興味深い内容です。

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植物は紫外線から身を守るためフラボノイドを合成します。強い紫外線下で特異的に増えるフラボノイド（ケルセチンなど）は、UVカットのビニールハウス栽培では合成量が減る可能性があると指摘。ケルセチンは抗酸化・抗ウイルス効果も期待されるため、筆者は資材に頼らない栽培が健康に繋がると提唱しています。

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NHK for Schoolの「たくみな受粉 アザミの秘密」によると、アザミは雄性先熟という性質を持ち、雄しべが先に成熟し花粉を出し、その後雌しべが成熟します。アザミの花の筒の中には雄しべが筒状に集まっており、その中を雌しべが伸びて花粉を押し上げます。 昆虫が花を訪れると、この筒に触れて花粉が押し出され、昆虫の体に付着します。 その後、雌しべが成熟し、先端が２つに割れて受粉可能になります。 この仕組みにより、自家受粉を避け、他のアザミの花粉で受粉する確率を高めています。 番組では、マルハナバチが訪れ、花粉を媒介する様子が観察されています。

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蜂蜜の甘さと保存性の鍵は、糖、特にフルクトースにある。フルクトースは吸湿性が高く蜂蜜の粘度を高め、微生物の生育を抑制する。また、グルコースオキシダーゼが生成する過酸化水素も、蜂蜜の抗菌作用に寄与する。蜂蜜には糖以外にも、酵素を含むタンパク質やミネラルが含まれ、酵素活性を通じて蜂蜜の組成が変化し続ける。つまり、蜂蜜の特性は、ミツバチ由来の酵素や成分の相互作用によって維持されている。

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虫に食害されやすいアブラナ科植物とそうでないものの違いは、食害時に生成される防御物質イソチオシアネートの合成能力の差にある可能性が高い。イソチオシアネート合成には、材料のグルコシノレートと酵素ミロシナーゼが必要だが、グルコシノレートは硫黄があれば普遍的に合成されるため、ミロシナーゼの活性が鍵となる。試験管内での実験では、カリウムイオンとビタミンCがミロシナーゼ活性を高めることが示されている。 カリウムが不足すると植物の養分吸収能力が低下するため、イソチオシアネート合成にも影響する可能性がある。つまり、食害を受けにくい株はカリウムが十分に供給されていると考えられる。米ぬか施肥によるカリウム補給と土壌改良は、植物の防御機構強化に繋がる有効な手段かもしれない。

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食べ物の香りは、おいしさを感じる上で重要な要素。口に含む前の鼻先香（オルソネーザル嗅覚）と、咀嚼後の戻り香（レトロネーザル嗅覚）があり、後者が特に重要。鼻詰まりで味が分かりにくくなるのはこのため。ゴボウの香りはメトキシピラジン類が主要成分で、ワインやコーヒーにも含まれる。香りと臭いの違いは、鼻のセンサーに合うか合わないかの違いで、量によっても感じ方が変わる。お茶やコーヒーの世界では、鼻先香、口中香、立ち香、含み香など、様々な呼び名がある。ゴボウの香りにはその他、フェニルアセトアルデヒド等の成分も関与している。

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水田の水が濁ったままとなる原因を調査した結果、水溶性肥料の溶解が原因ではないことが判明した。 この水田は畑作から転換されており、連作による土壌の劣化が懸念される。劣化により締まりやすくなった土壌は、水溶性肥料の流出を防ぎ、細かな土壌粒子が浮遊し続ける可能性がある。 さらに、栄養塩が豊富な入水直後には藻類が急増することがあるが、今回のケースでは濁りが一過性のものではなかった。よって、藻類の増殖も濁りの原因ではないと推測される。 したがって、濁りの要因としては、沈殿しない浮遊物が考えられる。今後、その物質の特定と対策を検討することが必要である。

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植物の成長促進における枯草菌の役割に着目し、みすず書房「これからの微生物学」の記述を基に考察。枯草菌は植物ホルモンのオーキシンやブタンジオールを産生し、成長を促進する。また、納豆菌（枯草菌の一種）はフィチン酸分解酵素を分泌し、有機態リン酸を分解できる。このことから、家畜糞堆肥施用土壌で腐植主体に変えるとリン酸値が上昇する現象は、枯草菌による有機態リン酸の分解・可給化が要因だと推測される。この作用は、リン酸施肥量削減の可能性を示唆する。

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スズメが集まる場所の足元の石に白い鳥の糞が付着している。鳥の糞は尿酸という固形物で、水に溶けにくく酸性である。この尿酸が雨に溶けることで、少しずつ石の成分を溶かしている可能性がある。鳥の糞は鶏糞と同じく、尿酸を主成分とする。関連する記事では、鶏糞の成分や、白色腐朽菌との関係、抗酸化作用などが解説されている。石の表面の白い尿酸は、雨によって溶解し、酸性の溶液となって石の表面を侵食していると考えられる。これは、山の鉄が川を経て海へ運ばれる現象と同様に、自然界における物質の移動・変化の一例と言える。

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落葉は、葉柄と茎の間の離層形成で始まる。通常、葉で生成されるオーキシンが離層細胞の分離を抑えているが、秋になり気温が低下すると光合成量が減少し、オーキシン合成も減少する。同時に、光合成の「こぼれ電子」対策としてアントシアニン合成が盛んになる。アントシアニンの材料となるフェニルアラニンは、オーキシンの前駆体であるトリプトファンからも合成されるため、オーキシン合成は更に抑制される。結果として離層細胞が分離し、落葉に至る。つまり、植物は光合成の低下とアントシアニン合成増加によるオーキシン減少を落葉のシグナルとして利用している。

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コケは維管束を持たず、種子を作らないが胚を持つ植物。維管束がないため、葉から直接水分や養分を吸収する。道管もないため、リグニンを蓄積しないが、リグニンのような物質(リグナン)を合成する遺伝子は持つ。これは土壌の腐植蓄積モデルを考える上で興味深い。コケの理解は「土とは何か？」という問いに繋がる。コケは精子と卵が受精する胚を持つ植物であり、単純な細胞分裂で増殖するわけではない。

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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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非殺虫性バチルス・チューリンゲンシス(Bt)がヒトの癌細胞を選択的に破壊する可能性が研究されている。Btは通常、特定の昆虫に毒性を示すタンパク質を生成するが、一部の非殺虫性Bt菌株も同様の機構でヒトの癌細胞に影響を与えることが示唆されている。これらの菌株は、癌細胞の膜に結合し、細胞内に孔を形成、細胞死を誘導する。特に、白血病、大腸癌、乳癌細胞への効果がin vitroで確認されている。Btの毒素は哺乳類の消化管では分解されるため、安全性も期待される。しかし、更なる研究が必要であり、臨床応用には至っていない。この研究は、新たな癌治療法開発への期待を抱かせる。

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サツマイモの表面にできる青黒い傷と苦味について、その原因物質が猛毒のイポメアマロンの可能性があることが解説されています。ドクダミの抗菌性に関する論文をきっかけに、サツマイモに含まれる生理活性物質、特に傷ついた際に生成されるイポメアマロンの毒性に着目しています。サツマイモはヒルガオ科で、アサガオの種子と同様に幻覚作用を持つ物質も含むとされています。苦味は危険を察知する能力と関連するため、イポメアマロンによる苦味は毒性への警告である可能性が示唆されています。

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ドクダミの葉は抗菌・抗カビ性を持つ。特有の臭気成分であるデカノイルアセトアルデヒドが有効成分で、白癬菌やブドウ状球菌への殺菌作用がある。この成分は炭素直鎖の末端にアセチル基とアルデヒド基が結合した構造を持つ。ドクダミは煎じて服用すれば便秘、痔、むくみ、高血圧、血液浄化、慢性鼻炎などに効果があるとされる。

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雷雨の翌日に植物が活発になるのは、雨中のマグネシウムや落雷による窒素酸化物など、葉面吸収による栄養分の供給が関係していると考えられる。雨には無視できない量のマグネシウムが含まれており、落雷のエネルギーは空気中の窒素を窒素酸化物に変換する。雷雨時は光合成が抑制されるため、根からの養分吸収は少ない。しかし、雷雨後には植物が急激に成長することから、葉面吸収によって得たマグネシウムや窒素酸化物を利用している可能性が高い。

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乳酸菌はγ-アミノ酪酸以外にも様々な物質を生成する。論文「乳酸菌の生理機能とその要因」によると、乳酸菌は共役リノール酸や各種ビタミンも合成する。特に、ビフィドバクテリウム属はビタミンB群、葉酸、ニコチン酸、ビオチンなどを、ラクトコッカス・ラクティスやエンテロコッカス・フェカリスなどはビタミンKを生成する。糠漬けに含まれる乳酸菌の種類は不明だが、糠漬け内でビタミンが増えるのは乳酸菌の働きによるものと考えられる。

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夜久野高原で採取した玄武岩は、表面は赤褐色だったが、割ってみると内部は黒色だった。これは、玄武岩に含まれる鉄分が表面で酸化し、赤土と同じ原理で赤くなっていると考えられる。玄武洞博物館で入手した玄武岩の標本も同様に、風化面は赤褐色だったが、新鮮な破断面は黒色だった。これは、岩石の表面だけが酸化の影響を受けていることを示唆している。さらに、夜久野高原で採取した赤い石は、研磨すると鮮やかな赤色になった。これは、酸化鉄鉱物、おそらく赤鉄鉱の含有によるものと考えられる。これらの観察から、玄武岩の赤色は風化による酸化鉄の生成によるものであり、内部は鉄分を含むため黒色であることが確認された。

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ブラタモリに触発され、地質と地域の歴史の関係に興味を持った筆者は、東尋坊と鉾島で観察した柱状節理から地質を考察している。これらの島は安山岩で形成されており、五角柱状の岩や侵食された岩が見られる。安山岩は火山岩で、流紋岩と玄武岩の中間的な性質を持つ。筆者は、安山岩が風化すると鉄分が少ない土壌になると推測し、安山岩風化土の肥沃度について、深成岩由来の真砂土よりも高い可能性を指摘し、今後の調査を示唆している。

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大きな葉を持つ植物は、その葉によって下方の植物の受光を遮ってしまう。しかし、後ろに控える植物は隙を狙っている。写真のように、大きな葉の切れ間から枝を伸ばし、光を求めて上に伸びるのだ。大きな葉はもはやこれ以上成長できないため、後ろの植物の成長を阻むことはできない。つまり、大きな葉を持つことが必ずしも有利ではない。小さい葉で柔軟に枝を伸ばす植物の方が、生存競争において優位に立てることもある。植物の世界では、常に静かな争いが繰り広げられているのだ。

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葉緑体は光合成で水を分解し、電子を取り出す過程で酸素と水素イオン(H⁺)を生成する。電子はNADPHに蓄えられ、後のブドウ糖合成に使われる。一方、H⁺は葉緑体内のATP合成酵素を通過する際に生じるプロトン駆動力によってADPからATPを生成する。このATPは、二酸化炭素からブドウ糖を合成する暗反応で使われ、光合成全体の反応が完結する。つまり、葉緑体は光エネルギーを利用して水を分解し、電子とH⁺からそれぞれNADPHとATPを作り、ブドウ糖合成に必要なエネルギーを自前で供給している。

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メンデルの法則は単純だが、生物の形質は複雑で、他の遺伝子による補完作用があるため、法則通りに現れないことが多い。ナズナの果実の形はハート型：やり型＝15:1で、二対の対立遺伝子で説明できる。エンドウの例で、形（丸A、しわa）と色（黄B、緑b）の二対の対立遺伝子を持つAaBb同士を交配すると、丸黄:丸緑:しわ黄:しわ緑＝9:3:3:1に現れる。合計は16となり、ナズナの果実の分離比15:1の合計16と一致するため、二対の対立遺伝子が関与していると考えられる。

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ナズナの果実の形質比15:1の謎を解くため、集団遺伝学とメンデルの法則を基に解説が始まる。メンデルの法則では、エンドウの種子の形を例に、遺伝子が対になっていること、丸(A)としわ(a)のように表現されること、優性の法則によりAaの組み合わせでは優性である丸が発現することが説明される。今回は優性の法則に焦点を当て、次回以降に具体的な法則とナズナの果実の謎に迫る。

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酸は水素イオン(H+)を放出し、金属と反応する。金属の電子を奪う水素イオンは酸化剤として働き、電子を失った金属は酸化されてイオン化する。例えば、鉄と塩酸の反応では、鉄は電子を奪われ鉄イオン(Fe2+)になり、水素イオンは電子を受け取って水素ガス(H2)となる。鉄イオンは塩酸中の塩化物イオン(Cl-)と結合し、塩化鉄(FeCl2)を生成する。 この反応は、硫化水素(H2S)と鉄の反応にも見られる。硫化水素も酸性を示し、鉄から電子を奪い硫化鉄を生成する。肥料のpHは土壌への影響を及ぼすため、NPKだけでなく酸性度にも注意が必要である。生理的酸性肥料や肥料成分偽装の問題も、土壌の酸性化に繋がる可能性があるため、理解しておくことが重要。

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キノコはリグニンを分解する際にリグニンペルオキシダーゼ等の酵素を用いる。この酵素反応は酸化還元反応であり、リグニンペルオキシダーゼは過酸化水素から電子を受け取り、リグニンを還元する。つまり、消毒液の成分である過酸化水素がキノコの酵素活性を促す。しかし、過酸化水素は自然界で常時発生する物質なのかという疑問が生じる。