THE 光合成 は、太陽光によるエネルギーの生成と大気からの炭素固定からなる光化学プロセスです。
それは、光エネルギーを化学エネルギーに変換するプロセスとして要約することができます。 用語 光合成 意味がある 光による合成.
光合成プロセス
光合成は、COから植物細胞内で起こるプロセスです2 （二酸化炭素）とH2O（水）、ブドウ糖を生成する方法として。
植物、藻類、シアノバクテリア、および一部のバクテリアは光合成を行い、プロセスに不可欠な色素であるクロロフィルを持っているため、クロロフィル生物と呼ばれます。
光合成は、植物細胞にのみ存在する細胞小器官である葉緑体で起こり、植物の緑色の原因となる色素クロロフィルが見られます。
顔料は、光を吸収できるあらゆる種類の物質として定義できます。 クロロフィルは、光合成中に光子エネルギーを吸収するための植物の最も重要な色素です。 カロテノイドやフィコビリンなどの他の色素もこのプロセスに関与します。
吸収された太陽光は、光合成プロセスにおいて2つの基本的な機能を持っています。
- 電子を供与および受容する化合物を介した電子移動を促進します。
- ATP（アデノシン三リン酸-エネルギー）の合成に必要なプロトン勾配を生成します。
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光合成方程式
要約すると、次の反応によって光合成プロセスを明らかにすることができます。
H2OとCO2 光合成を行うために必要な物質です。 クロロフィル分子は太陽光を吸収し、Hを分解します2O、Oを解放する2 と水素。 水素がCOに加わる2 ブドウ糖を形成します。
このプロセスにより、酸化還元反応を表す一般的な光合成方程式が得られます。 H2OはCOを減らすために水素のような電子を提供します2 ブドウ糖の形で炭水化物を形成する（C6H12O6).
ただし、光合成プロセスはより詳細であり、以下に示すように2段階で行われます。
光合成のステップ
光合成は、明期と暗期の2つの段階に分けられます。
ライトフェーズ
光化学または発光の光相は、その名前が定義するように、光の存在下でのみ発生し、葉緑体のチラコイドのラメラで発生する反応です。
太陽光の吸収と電子の移動は、一連のフォトシステムを介して行われます。 のチラコイド膜に構造を形成するタンパク質、色素、電子輸送体 葉緑体。
フォトシステムには2つのタイプがあり、それぞれに約300個のクロロフィル分子があります。
- 光化学系I：P反応中心が含まれています700 700nmの波長の光を優先的に吸収します。
- 光化学系II：P反応中心が含まれています680 そして、好ましくは６８０ｎｍの波長の光を吸収する。
2つの光システムは電子伝達系によってリンクされており、独立して機能しますが、相補的です。
この段階では、水の光リン酸化と光分解という2つの重要なプロセスが発生します。
光リン酸化
光リン酸化は、基本的にADP（アデノシン二リン酸）へのP（リン）の付加であり、ATPの形成をもたらします。
光の光子が光システムのアンテナ分子によって捕捉された瞬間、そのエネルギーは反応中心に伝達され、そこでクロロフィルが見つかります。 光子が葉緑素に当たると、光子はエネルギーを与えられ、さまざまなアクセプターを通過して形成された電子をHとともに放出します。2O、ATPおよびNADPH。
光リン酸化には2つのタイプがあります。
- 非環式光リン酸化：クロロフィルによって放出された電子は、クロロフィルに戻るのではなく、他の光システムに戻ります。 ATPとNADPHを生成します。
- 周期的光リン酸化：電子は、それらを放出したのと同じクロロフィルに戻ります。 ATPのみを形成します。
水の光分解
水の光分解は、太陽光のエネルギーによる水分子の分解で構成されています。 この過程で放出された電子は、光化学系IIでクロロフィルによって失われた電子を置き換え、私たちが呼吸する酸素を生成するために使用されます。
光分解またはヒル反応の一般的な方程式は次のように説明されます。
したがって、水分子は究極の電子供与体です。 形成されたATPとNADPHは、COから炭水化物を合成するために使用されます2. ただし、これは次のステップであるダークフェーズで発生します。
ダークフェーズ
暗期、ペントース回路またはカルビン回路は、光の非存在下および存在下で発生する可能性があり、葉緑体ストロマで発生します。 この段階では、ブドウ糖はCOから形成されます2. したがって、明期はエネルギーを提供しますが、暗期では炭素固定が起こります。
カルビン回路がどのように発生するかの要約を確認してください。
1. 炭素固定
- サイクルの各ターンで、CO分子2 が追加されます。 ただし、2分子のグリセルアルデヒド3-リン酸と1分子のグルコースを生成するには6回の完全なターンが必要です。
- 5つの炭素を持つ6分子のリブロース二リン酸（RuDP）は、6分子のCOに結合します。2、3つの炭素を持つ12分子のホスホグリセリン酸（PGA）を生成します。
2. 有機化合物の生産
- 12分子のホスホグリセリン酸（PGAL）は、12分子のホスホグリセリン酸アルデヒドに還元されます。
3. 二リン酸リブロースの再生
- 12個のホスホグリセリン酸アルデヒド分子のうち、10個が互いに結合して6個のRuDP分子を形成します。
- 残りの2つのホスホグリセリン酸アルデヒド分子は、デンプンおよびその他の細胞成分の合成を開始するのに役立ちます。
光合成の終わりに生成されたブドウ糖は分解され、放出されたエネルギーは細胞の代謝が起こることを可能にします。 ブドウ糖を分解するプロセスは 細胞呼吸.
光合成の重要性
光合成は、生物圏でエネルギーを変換する基本的なプロセスです。 それは、緑の植物によって提供される有機物質の供給が従属栄養生物のための食物を生産する食物連鎖の基盤をサポートします。
したがって、光合成は3つの主な要因に基づいてその重要性を持っています。
- COキャプチャを促進します2 大気;
- Oの更新を行います2 大気;
- それは生態系における物質とエネルギーの流れを促進します。
光合成と化学合成
光が発生する必要がある光合成とは異なり、 化学合成 光がない場合に起こります。 それは、鉱物物質からの有機物の生産で構成されています。
これは基本的に、エネルギーを得るために独立栄養細菌によってのみ実行される2段階のプロセスです。 最初のステップでは無機物質が酸化され、2番目のステップでは二酸化炭素が還元されて有機化合物が生成されます。
最初のステップ：無機化合物+ O2 →酸化無機化合物+化学エネルギー
第2段階：CO2 + H2O +化学エネルギー→有機化合物+ O2
詳細については、以下もお読みください。
- 炭素循環
- 酸素循環
- 植物学：植物の研究
