質問: ラメラ、ストロマ、チラコイドなどの内部構造を持つ、植物細胞の中で光合成を行う細胞小器官は何でしょう?
回答: 葉緑体

タイトル: 車軸藻類
またシャジクモ類の仮根が、陸上植物の根の植物ホルモンとして知られるストリゴラクトンを分泌することが報告されている。ただし陸上植物においてストリゴラクトンの応答に関わるタンパク質の遺伝子は、シャジクモのゲノムからは見つかっていない。シャジクモ類は、軸の先端にある1個の頂端細胞 (apical cell) の分裂 (分裂面は1個のみ) による先端成長を行う。頂端細胞から切り出された細胞 (セグメント細胞 segment cell) は上下に分裂し、上部の細胞がさらに分裂して節部に、下部の細胞がそのまま成長して節間細胞になる。節部となる細胞は、最初に左右に分裂し、左右の細胞が同調して規則正しく不等分裂を繰り返すことで多数の節部細胞からなる節部が形成される。節部から小枝の始原細胞が生じ、そこから小枝が伸長する。主軸とは異なり、小枝は有限成長を行い、決まった数の分裂しか行わない。

タイトル: グローワーム
いずれの種においても、発光に用いる化学反応は非常に効率的であり、エネルギーの変換効率はほぼ100%である(発光ダイオードは22%)。グローワームの発光目的は様々である。発光器官を持つ成虫のメスは、発光によって繁殖時にオスを誘導することが確認されている。Lampyridae科の幼虫は体内に微量の毒を有するため、光を警告色として使用していると考えられている。しかし一方で、ヒカリキノコバエ属の幼虫は捕食活動に発光を用いており、粘着性の高い糸へユスリカ等の飛行昆虫を誘き寄せている。

タイトル: クロラキドバクテリウム・テルモピルム
クロラキドバクテリウム・テルモピルム(Chloracidobacterium thermophilum)は、アキドバクテリウム門に属すグラム陰性の好熱性微好気性光従属栄養細菌である。この発見により光栄養細菌を含む門は6門に拡大した。イエローストーン国立公園のローワーガイザー盆地オクトパス・スプリングの流出水路から採取された光合成微生物マットから分離された。太さ0.8~1.0、長さ2.5μm程度の桿菌。非運動性で鞭毛やガス胞を欠く。光合成の反応中心は光化学系I型で、光捕集系としてクロロソームとFMOタンパク質を持つ。バクテリオクロロフィルはa及びc。炭素源及び窒素源としてアミノ酸などを含む培地で、44–58°C(最適51°C)、pH5.5–9.5(最適pH7)、光存在下で増殖する。炭酸固定経路は見つかっておらず、従属栄養的にのみ増殖する(ただし増殖に二酸化炭素必須)。

タイトル: 毛状突起
生殖器官である花に形成されることもあるとともに、栄養器官であるソラマメ Vicia faba の托葉やサクラ Cerasus の葉柄、トウゴマ Ricinus communis の子葉などにも見られ、後者は特に花外蜜腺(かがいみつせん、extrafloral nectary)と呼ばれる。ソラマメの托葉にある蜜腺は蜜毛とも呼ばれ、砂糖やゴム質を分泌する。

タイトル: C4型光合成
つまり、C3植物ではその遺伝子群の発現のスイッチがオフになっており、C4植物ではオンになっていると考えることができる。実際にC3植物のイネなどでは、C4経路では働くがC3植物の光合成には関与しないPEPC、PPDKなどの遺伝子の存在が確認されている。

タイトル: 車軸藻類
陸上植物の細胞分裂に関わるその他の遺伝子は全て、シャジクモのゲノムから見つかっている。

タイトル: シノリゾビウム属
固定化された窒素は植物に供給され、植物からは糖を摂取するという共生関係を持つが、根粒が老化するとバクテロイドは自由生活型の細胞に戻る。

タイトル: 照明植生
照明植生の形成に必要な環境条件は、十分な照度と湿度である。種子や胞子は気流や水流、あるいは洞窟に出入りする動物や人間などによって運び込まれ、発芽する。照明植生における遷移の初期に定着する植物は藍藻や緑藻、それに珪藻などの特定の藻類である。これらの藻類が増殖してバイオフィルムが形成されると、壁面における水分や有機物の保持能力が上がり、コケ植物やシダ植物といったより大型の植物が着生するようになる。

タイトル: 細胞
細胞は、生物の原始的な形態である単細胞生物(細菌・原生生物など)では個体そのもの、複雑な多細胞生物では組織を構成する基本的な単位である。全ての生物がこの小部屋状の下部構造「細胞」から成り立ち、一般に「生物の最も基本的な構成単位」と認められ、細胞を持つことが生物の定義のひとつとされることもある。この考えではウイルスやウイロイドは、細胞を持たず代謝を行わないことや自己増殖ができない点などから、生物とはみなされない。細胞には、細胞質と外界を隔てる膜構造に包まれ、内部には解糖系・クエン酸回路などの代謝する経路などを担い生命活動を恒常的に行う器官を持ち、自己再生と複製をするための遺伝情報とそれを発現させる機能が備わっている。生物は多様であり、分類するドメインは複数ある。このうち、遺伝を担う共通の物質であるDNAがどのような形態に置かれているかによって、細胞そして生物は2種類に分類される。

タイトル: 原核緑藻
プロクロロン属やプロクロロトリックス属のルビスコ(リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ)は、一般的な藍藻や緑色植物と同じform IBであるが、プロクロロコックス属は一部の藍藻(シネココックス属など)と同様にやや特殊なルビスコ (form IA) をもつ。プロクロロコックス属のようにform IAのルビスコをもつ藍藻は、α-シアノバクテリアとよばれ、藍藻の中で1つの系統群を構成していることが知られている。

タイトル: 光化学系I
Fdは、孤立したチラコイドまたはNADPを還元する酵素のいずれかに電子を運ぶように移動する。チラコイド膜には、Fdの各機能に対して1つの結合部位がある。Fdの主な機能は、鉄・硫黄複合体から酵素フェレドキシン-NADP+レダクターゼに電子を運ぶことである。この酵素は還元されたフェレドキシンからNADPに電子を移動させ、NADPHへ還元を完結させる。FNRはNADPHと結合することでNADPHから電子を受け取ることもできる。プラストシアニンは、電子をシトクロムb6/f複合体からPSIのP700補因子に移動させる電子伝達体である。

タイトル: 内皮 (植物)
また、細胞中のアミロプラストの沈降を通して重力感知に関与することも示唆されている。

タイトル: カロテン
また、カロテンは、光合成中に形成する酸素分子の活性型である一重項酸素のエネルギーを吸収するので、植物組織の保護に役立っている。化学的には、カロテンはテルペンの一つであり、8個のイソプレン単位から生合成される。カロテンには、主にα-カロテンとβ-カロテンの2種の異性体がある。カロテンは酸素原子を含まない炭化水素分子なので、脂溶性であり水には溶けない。

タイトル: 緑色硫黄細菌
緑色硫黄細菌(りょくしょくいおうさいきん)は緑褐色を呈し酸素非発生型光合成を行う光合成細菌の一群で、電子供与体として硫化水素などの硫黄を利用するものである。分類学上はクロロビウム科(Chlorobiaceae)をあてるが、16S_rRNA系統解析に基づく原核生物の分類によれば、緑色硫黄細菌とイグナウィバクテリウム綱(Ignavibacteria)で、クロロビウム門(Chlorobi)を構成する。

タイトル: 藍藻
この構造も既に宿主と不可分の存在であり、細胞小器官化したものであることが明らかとなっている。水界でも、珪藻やハプト藻など光合成を行う藻類に藍藻が共生している例が知られている (上図9i)。ハフケイソウ科の珪藻に細胞内共生している藍藻は、既に自立能・光合成能を失い、楕円体 (spheroid body) とよばれる細胞小器官になっている。Braarudosphaera (ハプト藻) に共生する藍藻 (UCYN-A) も光合成能を含むいくつかの機能を欠いており、おそらく宿主に大きく依存している。地衣類やサンゴにおいては、主となる共生者 (それぞれ緑藻、渦鞭毛藻) とともに、窒素固定を行う藍藻が共生している例が知られている (図9j)。これらの例では、光合成 (有機物供給) と窒素固定 (窒素栄養分供給) を共生者の間で分業していると考えられている。

タイトル: 細菌
この二つの特徴ある生物群のうち、化学合成独立栄養性を示すものについては物質循環の中でも重要な役割を担っている。また硫黄酸化細菌、水素細菌などは、太陽エネルギーに依存しない生態系である深海熱水孔や地下生物圏での一次生産者の役割を果たしていると考えられている。細菌は、太陽光から光合成を通じて得られたエネルギーを利用するもの(光栄養生物;phototrophy)や、化学化合物を酸化反応によってエネルギーを獲得するもの(化学合成生物;chemotrophy)が含まれる。化学合成生物は、酸化還元反応により特定の電子供与体から末端電子受容体に電子を移動させることにより、エネルギー源として化学化合物を利用している。化学栄養生物は、電子を伝達するために利用している化合物の種類によって、さらに細かく分類される。

タイトル: 細胞内膜系
酵母では、脂質のほとんどは小胞体、脂肪滴、ミトコンドリアのいずれかで合成され、細胞膜や核膜ではほとんどまたは全く合成されない。スフィンゴリン脂質の生合成は小胞体で開始され、ゴルジ装置で完了する。状況は哺乳類でも類似しているが、例外的にアルキルグリセロールの生合成の最初の数段階はペルオキシソームで行われる。そのため、他の細胞小器官を閉じる様々な膜は、これらの合成部位から脂質を輸送して構築される必要がある。脂質輸送が細胞小器官の生合成の中心的過程であることは明らかである一方、脂質輸送のメカニズムは未だあまり解明されていない。細胞内の膜が構成要素間で物質交換を行う単一の系であるという考えは、1974年に Morré と Mollenhauer によって初めて提唱された。

タイトル: サルモネラ
III型分泌装置は細菌の鞭毛に類似の構造体であり、鞭毛の毛に相当するタンパク質を宿主の細胞に突き刺して、その細胞内部に直接、エフェクター分子と呼ばれるタンパク質を送り込む。サルモネラは大腸上皮細胞の表面に付着し、そこで上皮細胞にIII型分泌装置を突き刺し、その内部にエフェクター分子を送り込む。このとき送り込まれるエフェクター分子(サルモネラ染色体上のSPI-1領域の遺伝子にコードされた、SopE、SipAなどのタンパク質)は、細胞骨格を構成するアクチンを再構成する作用を持っており、この作用によってサルモネラが付着した周辺で細胞の形態が変化(ラフリングと呼ばれる構造変化)して、付着した菌体周辺で偽足のような構造が発達する。この偽足様構造の発達は上皮細胞のエンドサイトーシスを促進し、このエンドサイトーシスによってサルモネラは上皮細胞内に取り込まれる(引き金機構)。

タイトル: ミトコンドリア
ミトコンドリア(英語: mitochondrion、複数形: mitochondria)は、ほとんど全ての真核生物の細胞の中に存在する、細胞小器官の1つである。ヤヌスグリーンによって青緑色に染色される。ミトコンドリアは脂質二重層でできた外膜と内膜を有し、膜には様々なタンパク質が存在する。ミトコンドリアでは、高エネルギーの電子と酸素分子を利用して、ATPを合成する。すなわち、ミトコンドリアは真核生物における好気呼吸の場である。また、真核生物の細胞が有する核とは別に、ミトコンドリア独自のミトコンドリアDNA(mtDNA)を内部に有し、ある程度ながら自立的にミトコンドリアは細胞内で分裂して、増殖する。このmtDNAは、ミトコンドリア内部だけに限らず、真核生物の細胞全体の生命現象にも関与する。さらに、細胞のアポトーシスにおいても、ミトコンドリアは重要な役割を担っている。

タイトル: 植物の進化
ライニーチャートに保存されていた植物の胞子体と接合体は、似た程度の複雑さを示していた。このことは変化説の補強証拠となる。

タイトル: 自家蛍光
自家蛍光(じかけいこう、英: autofluorescence)は、ミトコンドリアやリソソームといった生物学的構造が光を吸収した際に起こる光の自然放出(フォトルミネセンス)であり、人工的に加えられた蛍光マーカー(フルオロフォア)由来の光を区別するために用いられる。

タイトル: シロイヌナズナ
植物におけるSNAREタンパク質の研究では、シロイヌナズナをモデルとして用いることが多い。これにより、SNAREが小胞輸送に大きく関与していることが明らかになった。Zhengらは、1999年にAtVTI1aと呼ばれるシロイヌナズナのSNAREがゴルジ体 - 液胞間の物質輸送に必須である可能性を見出した。これはまだ未解決の分野であり、植物のSNAREが物質輸送に果たす役割は、まだ十分に解明されていない。植物のDNAは紫外線に弱く、紫外線によるゲノム損傷を回避したり修復したりするために、DNA修復機構が進化している。紫外線による代表的なDNA損傷としてシクロブタンピリミジン二量体(CPD)の生成があげられる。DNAを構成する4種類の塩基のうち、シトシンやチミンは、分子構造中にピリミジン骨格を持っているが、この骨格は紫外線を吸収して光化学反応を起こす。

タイトル: 色素
その代表はヒトの色覚を担うロドプシン類である。植物では、日長の測定して開花を調節するなどいわゆる概日リズムに関わる赤外線受容体のフィトクロム、紫外線や青色光受容体のクリプトクロム、光屈性に関与するフォトトロピンなどが知られている。また紫外線によるDNA損傷を防止するメラニンの機能も色が生物学的機能を持つ例である。人間の胎児では発生過程で神経節から生じる聴覚や視覚の原基である眼胞、耳胞には早い時期からメラニンの沈着が認められている。酸素を運搬を担う重要な色素のヘムには、中心金属が鉄であるヘモグロビンとミオグロビン、あるいは金属が銅であるヘモシアニンとが存在する。チトクローム等ほかにも生体内では種々の色素として存在する。一部の生物は、これらの色素を生存戦略や繁殖戦略に応用している。色素は動物が獲得した五感とよばれる感覚器のうちの視覚に対して応用される。

タイトル: クリプトクロム
クリプトクロムは、光をエネルギー源としてDNA修復を行う細菌の酵素であるフォトリアーゼに構造が似ており(酵素活性は失っている)、進化的にはこれに由来すると考えられている。色素団としてプテリンとフラビンの2つを含んでいる。プテリンが光子を吸収し、これにより電子が放出され、この電子はフラビンに吸収される。これによりクリプトクロム分子はリン酸化を受け、さらにシグナル伝達の引き金を引くものと考えられているが、詳細は不明である。クリプトクロムは動物(脊椎動物、昆虫、サンゴなど)やシアノバクテリア(藍藻)にも見つかっているが、これらは植物のものとは別系統とされる(Zhu, etal.2005 CurrBiol)。動物では概日リズムに働く2タイプのCryがある。ほ乳類のCryは光受容能力はなく、CLOCK/BMALの抑制に働く。