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光合成は、植物における一連の化学反応を含む生物学的プロセスであり、植物が太陽エネルギーを取り込み、それを化学エネルギーに変換し、それを砂糖に変換して、生命に不可欠な他の生物学的プロセスに供給します。太陽エネルギーは、本質的に二酸化炭素 (CO 2 ) と水 (H 2 O) を組み合わせてグルコース (C 6 H 12 O 6 ) と酸素 (O 2 ) を生成する反応で捕捉されます。概略的には、この反応は次のように要約できます: 二酸化炭素 + 水 + 太陽光、グルコース + 酸素を生成します。光合成の基本式は以下の通りです。
6 CO 2 + 6 H 2 O + 太陽エネルギー → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2
植物では、二酸化炭素は葉の気孔を通って拡散することによって空気から入ります。水は土から根を通って取り込まれ、毛細管現象によって上昇しながら木部を通って葉に運ばれます。太陽エネルギーは葉のクロロフィルによって吸収されます。植物の葉緑体では光合成反応が起こっています。光合成細菌では、光合成のプロセスは、クロロフィルまたは関連する色素が原形質膜にある場所で行われます。光合成によって生成された酸素は、気孔を通じて空気中に放出されます。
植物は実際にはグルコースをほとんど使用しません。グルコース分子は脱水合成によって結合してセルロースを形成し、これは植物によって構造材料として使用されます. 脱水合成は、グルコースを一部のデンプンに変換するためにも使用されます。これは、植物がエネルギーを貯蔵するために使用する化合物です.
光合成の中間生成物
光合成の化学式の基本的な定式化は、一連の化学プロセスと反応をまとめたものです。これらの反応は、2 種類のプロセスで発生します。日光を必要とする反応と暗闇で起こりうる反応は、光エネルギーの入力に依存せず、酵素によって制御されます。
太陽光を吸収する反応は、このエネルギーを使用して化学反応における電子の移動を促進します。それらは吸熱反応であり、エネルギー源は太陽光です。ほとんどの光合成生物は可視光を捕らえますが、赤外線を使用するものもあります。これらの反応の生成物は、アデノシン三リン酸（ATP; C 10 H 16 N 5 O 13 P 3）およびニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADP; C 21 H 29 N 7 O 17 P 3 ）です。）。植物細胞では、葉緑体のチラコイド膜で太陽光依存の反応が起こります。光依存性光合成反応の一般的な定式化は次のとおりです。
2 H 2 O + 2 NADP + + 3 ADP + 3 P + 光 → 2 NADPH + 2 H + + 3 ATP + O 2
ここで、ADP はアデノシン二リン酸です。Ｃ１０Ｈ１５Ｎ５Ｏ１０Ｐ２．これらの反応は基本的に、ADP から ATP への変換のために太陽エネルギーを取り込みます。
太陽光が関与しない化学反応では、ATP と NADPH が二酸化炭素を還元し、グルコースに変換されます。植物、藻類、シアノ バクテリアでは、これらの反応はカルビン サイクルと呼ばれます。細菌は、逆クレブス回路など、さまざまな反応を利用できます。植物における光に依存しない光合成反応（カルビンサイクル）の一般的な定式化は次のとおりです。
3 CO 2 + 9 ATP + 6 NADPH + 6 H + → C 3 H 6 O 3 + 9 ADP + 9 P + 6 NADP + + 3 H 2 O
このようにして、二酸化炭素中の炭素は、カルビン回路を通じて炭水化物に変換されます。
光合成に影響を与える要因
他の化学反応と同様に、反応物質の利用可能性によって、形成できる生成物の数が決まります。二酸化炭素や水の利用を制限すると、グルコースと酸素の生成が遅くなります。さらに、反応の速度は、温度と、リン (P) や窒素 (N) のソースなど、中間反応で必要になる可能性のあるミネラルの利用可能性によって影響を受けます。
植物やその他の光合成生物の全般的な健康状態も、光合成のプロセスにおいて基本的な役割を果たします。代謝反応の速度は、有機体の成熟度によって部分的に決定され、開花や結実にも影響します。
ソース
- ビドラック、JE。スターン、KR。Jansky、S.（2003）。 植物生物学入門 。ニューヨーク: マグロウヒル。ISBN 978-0-07-290941-8.
- ブランケンシップ、R.E. (2014)。 光合成の分子機構 (第 2 版)。ジョン・ワイリー＆サンズ. ISBN 978-1-4051-8975-0。
- リースJBら。（2013）。 キャンベル生物学 。ベンジャミン・カミングス。ISBN 978-0-321-77565-8。
