窒素同化に関する計算問題　高校生物発展

【 note : https://note.com/yaguchihappy 】 窒素同化における硝酸イオンの吸収に関する計算問題について解説します。 窒素同化についての講義    • 窒素同化　高校生物   ●植物は、根から吸収した無機窒素化合物（アンモニウムイオンや硝酸イオン）を用いて、アミノ酸（有機窒素化合物）を合成する。このはたらきを窒素同化（窒素を用いた同化[生合成反応]）という。 ●根から吸収された硝酸イオンは、硝酸還元酵素（しょうさんかんげんこうそ）により亜硝酸に還元される。さらに、亜硝酸は亜硝酸還元酵素（あしょうさんかんげんこうそ）によりアンモニウムイオンに還元される。 ●硝酸から亜硝酸、さらにアンモニウムイオンへの還元のために消費するエネルギー量は、植物の全身のエネルギー消費量の２５％に達するとも言われる。 ＊硝酸イオンをアンモニウムイオンに還元するのにはコストがかかる（詳しく知る必要はないが、たとえば、硝酸還元酵素が働くためにはNADPHまたはNADHによる電子供与が必要である）。「植物はアンモニウムイオンが欲しいが、硝化細菌がアンモニウムイオンを硝酸イオンに変えてしまっているから、仕方なくNADPHなどを使って硝酸イオンをアンモニウムイオンに戻している」というイメージを持っておけばよい（植物は窒素同化に最初はアンモニアを利用していたが、酸素を用いてアンモニウムイオンを硝酸イオンに変える硝化細菌が出現したため、これをアンモニウムイオンに再還元して利用する代謝経路が備わったと考えることができる。ただし、現実に、植物がアンモニウムイオンと硝酸イオンのどちらを主に根から吸収するかについては、様々な条件により異なり、複雑である。日本の森林の土壌では、アンモニウムイオンが主な窒素源となっているらしいことがわかっている）。 ●アミノ酸はいろいろな有機窒素化合物に変化していく。 ●窒素を含む化合物の例（よく問われる）：塩基（したがってATP、DNA、RNA）、アミノ酸（したがってタンパク質）、クロロフィル ●窒素同化は、主に葉緑体で起こる。 ●硝酸やアンモニアは、簡単に言えば、肥料である。これらの栄養を植物は根から吸収する。根に設置された輸送タンパク質により、吸収している。 我々動物にはできないことである。我々動物は、植物が一生懸命合成したアミノ酸やタンパク質を、強奪している。即ち摂食により手に入れる。（この、動物が、窒素源を摂食によって手に入れいるということは、入試で問われた。これは当たり前の話である。これを見ている人の中で、土に埋まって肥料を手に入れている人はいないと思う。あなたは、植物や動物を食べることで、窒素源を得ている。） ※重さ、原子量、質量の定義をすこし適当に使用していますが、ご容赦ください。 より正確には、以下の通り。 重さ：静止物体に作用する重力の大きさ。 原子量：ある原子を基準にして、原子の相対的な質量を表した数。 質量：大学で学んでほしい。重力質量（万有引力の大きさを与える比例定数）と慣性室量（ニュートンの運動の第２法則に基づいて定義され、慣性の大きさを表す）の２つの定義がある。一般に、「質量」と言えば、慣性質量のことを表す。高校生は、慣性質量は、物体の運動の変化のしにくさを表す量だと考えてよい。 0:00 問題と背景知識 1:05 タンパク質中に何 [g]の窒素が含まれるか？ 2:07 根から吸収された硝酸イオンに何 [g]の窒素が含まれるか？ 4:46 何 [g]の硝酸が根から吸収されたのか？ 8:32 復習 #代謝 #高校生物 #窒素同化