酸素源として、酸素分子や水H₂Oもしくは二酸化炭素CO₂は植物の細胞呼吸に必要である。細胞呼吸は、糖を消費して、生物のエネルギー通貨であるアデノシン三リン酸 (ATP) を合成する生化学反応である。ATP合成の基質である糖は光合成により合成され、光合成により副産物として酸素分子が植物体外に排出されるが、ATP合成のために糖を分解する際に酸素が要求される。
炭素は、有機物に必須な構成元素である。有機物には、タンパク質、糖質、脂質、核酸などがなり、これらは生物一般で細胞や組織の構造と機能に欠かせない。植物の場合、デンプンやセルロースも、重要かつ植物体中に豊富な有機物である。植物とって主要な炭素源は大気中の二酸化炭素であり、取り込まれた二酸化炭素は炭化水素に変換された後、様々な有機物の材料となる。
細胞壁は栄養素の貯蔵庫として機能する。細胞壁のガラクツロン酸にはカルボキシル基（pKₐ＝4.2）があり、弱酸性の土壌溶液中では負の電荷を持つ。このため、陽イオンは細胞壁にイオン的に吸着され、重金属イオンもイオン結合や配位結合によって保持される。陰イオンはカルボキシル基の負電荷で反発するが、リン酸イオンは細胞壁上の金属イオンに吸着することができる。根の細胞壁に貯蔵された鉄は、植物が鉄欠乏になると徐々に吸収される。
細胞膜を越えて吸収された栄養素は細胞質で利用されるだけでなく、一部は細胞内小器官へと輸送される。これを細胞内輸送と呼ぶ。細胞内小器官は独自の膜で覆われている。細胞膜と同様に、膜上の輸送体に認識された特定の溶質以外は通さない。この出入の特異性により、小器官が担う化学反応を引き起こしたり、栄養素を貯蔵したり、細胞質に（ある濃度以上に）存在すると不都合な物質を隔離したりすることを可能にしている。
植物の葉には気孔が存在し、これが大気中から二酸化炭素を取り込み、炭素および酸素の供給源とする。取り込まれた二酸化炭素の主に光合成の基質となる。機構は、光合成の結果生ずる酸素を排出する働きも持つ。また、植物の葉は硫酸イオンを取り込むことができる。
植物は根と葉から外界の栄養素を取り込む。根は、土壌溶液中に溶けている栄養素や水分を吸収し、導管液に溶解させて導管を通じて地上部の各組織へと輸送する。分配後も、師管を通って別の組織に再輸送されることもある。一方、葉は大気中から二酸化炭素を取り込み、それを基質として糖やアミノ酸を合成する。これらの生産物も輸送され、根や子実へと蓄積される。根や葉におけるこれら全ての過程において、植物細胞膜上に存在する無数の膜輸送体が関与する。膜輸送体は特定の化合物のみを選択し、外界から細胞内へ、細胞から別の細胞へ、あるいは植物体内の管から／への輸送の通り道となる。一部の植物は特定の物質を全くあるいは限定的にしか取り込まない。例えば、ハンノキの枝は一般的にモリブデンを蓄積するが、砒素は取り込まない。一方で、トウヒの樹皮はこれと逆の性質を持つ。寄生植物や食虫植物といった、他の生物から栄養素を取り込む植物も存在する。
普通、世界中の土壌は、人為的に肥料を与えずとも植物に十分な量のすべての必須栄養素を供給する。が、一般的に肥料の供給（施肥）は植物の更なる生長と収量の増大をもたらす。また、大部分の作物において収量はその作物が吸収した肥料成分の量に比例して増加する。一方で、ほとんどの場合、作物は、与えられた肥料から栄養を半分ほどしか利用できない。生物の死骸やその他環境中に放出された有機物が微生物の分解作用を受けて難生分解性物質の土壌中の堆積物となった腐植土は、必須栄養素を長期間にわたって持続的に植物へ供給し続ける。
帰国後の芸能活動を順調に再開しつつあった2008年1月23日、「1年間程度では大した成果が出ない」との考えから今度は永住覚悟、或いは無期限での筋肉留学を開始した。アメリカでは一度目の様に肉体強化だけではなく、語学勉強や空手ジムに通うなどの本格的な留学計画を立てている。渡米後、カルフォルニア州の2年制の公立大学であり、アーノルド・シュワルツェネッガーの母校でもあるサンタモニカ・カレッジ（サンタモニカ市立大学）に留学した。再留学後も定期的に帰国しており、留学40日後の2008年3月3日にはビザの申請のため急遽帰国し、改めてアメリカに向かっていた（翌4日に帰国の理由を「ビザの申請のため」と吉本興業を通じて明かした）。3月27日発売の「モンスターハンターポータブル 2nd G」のCM「芸人編」に起用された他、M-1グランプリへの再挑戦（詳細は前述）のため、10月29日にも一時帰国している。日本滞在中は「LIVE STAND 08 OSAKA」への出演に加え、留学前まで準レギュラーだった『せやねん!』をはじめ、『爆笑レッドカーペット』『ザ・イロモネア』などにも出演している。同年12月末に再渡米。留学の目的の一つとしてアメリカの映画やコメディショーに出演したいという夢があり実際オーディションにもいくつか合格していたものの、留学ビザしか取得していなかったため出演は叶わなかったという。2010年7月、先輩のなだぎ武がブログ上で「留学前より線が細くなった」と写真付きで報告しており、むしろ筋力的にも衰えた状態となっていた。2011年1月、サンタモニカ市立大学運動生理学部を卒業した。成績はGPA3.38と好成績を収めており、授業も日常会話も全て英語の環境で真面目に授業を受けていた事が明らかになり、憧れのシュワルツェネッガーの名も正確に発音できる（本人談）レベルの語学力を獲得した。卒業を記念してレイザーラモンHGをゲストに「Muscle Comedy 3 〜筋肉留学卒業公演〜」をキャンパス内で開催して好評を博した。