光合成は、光エネルギーを植物、藻類、シアノバクテリアによって実行される化学エネルギーに変換するプロセスです。
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光合成という言葉は、光による合成を意味し、地球上で最も重要な生物学的プロセスの1つを指します。光合成は、酸素を放出し、二酸化炭素を消費することにより、世界を今日私たちが知っている居住可能な環境に変えました。さらに、このプロセスはすべての生物にとって主要なエネルギー源です。
オランダの物理学者JanIngenhouszは、1779年に植物が日光の存在下で酸素を生成することを最初に発見し、光合成の発見者と見なされました。1782年、Jean Senebierは、日光に加えて、光合成は二酸化炭素を使用すると付け加えました。1818年、MariaPelletierとJosephCaventouは、緑色の色素を指す「クロロフィル」という用語を作り出し、光合成を可能にする光受容酵素を備えています。
光合成とは
光合成は、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定義できます。それは植物、藻類、シアノバクテリアによって行われ、それらは光から独自の食物を生産することができるため、自家栄養生物と光合成生物に分類されます。
光合成の重要性
私たちが知っているように、光合成生物によって生成された酸素は、地球上の生命を維持するための基本です。さらに、光合成から生成された製品は、石油、天然ガス、セルロース、石炭、薪などの資源を生み出したため、人類の物質的な歴史を形作っています。これらの資源は、太陽光がエネルギー貯蔵に変換され（光合成）、その後に他の地質学的および技術的プロセスが続く結果として存在します。
光合成方程式
光合成は長くて複雑なプロセスであり、一般に次の式で要約できます。
- 6CO2 + 12H2O +ライト→C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
光合成が起こる場所
植物や藻類では、光合成は葉緑体の内部で起こります。シアノバクテリアでは、細胞質の液体部分に存在する膜状のラメラの隣で行われます。
クロロプラストは、外膜と内膜を持つオルガネラです。その内部には、サイラコイドと呼ばれる小さなポケットに取り付けられた膜状のラメラがあります。内部空間は、光合成のプロセスを支援するDNA、リボソーム、および酵素を含む粘性流体であるストロマで満たされています。クロロフィルが見つかるのは、これらのサイラコイドとカバースリップの中にあります。
光合成ステップ
光合成は、光化学相と化学相の2つの相に分けることができます。
光化学相は、光の存在下でのみ発生し、サイラコイドおよび膜状ラメラで発生します。その主な機能は、光エネルギーを化学エネルギーに変換することです。これは、水の光分解と光リン酸化という2つの主要なプロセスで構成されています。
化学相は光に依存せず、葉緑体の別の部分であるストロマで実行されます。その中で、前の段階である光化学からの生成物は、いわゆるカルビン-ベンソンサイクルで、大気中のCO2に結合して、グルコース、水、およびデンプンを生成します。
光化学段階
水の光分解
水の光分解は光合成の最初の段階であり、受け取った光エネルギーが水分子の分解を促進し、酸素ガス、電子、H +を生成する瞬間です。ガス状酸素が大気中に放出され、遊離水素分子（H +）がNADP +と呼ばれる化合物に引き付けられ、NADPHが生成されます。これは、グルコース分子の構築のための化学相で使用されます。
このステップは、次の式で表されます。- H2O⇾2H++ 2電子+½O2
- NADP + + H +⇾NADPH
光リン酸化
光エネルギーを使用して、無機リン酸塩（Pi）をADP（アデノシン二リン酸塩）の分子に添加することから、ATPの形成が起こるのは光リン酸化である。ATP分子は、生物が合成する化学エネルギーの主な形態です。光リン酸化のこの段階は、水の光分解と並行して発生し、それぞれが光合成の次の段階で使用される生成物を生成します。
このステップは、次の式で表されます。ADP+Pi⇾ATP
化学相
光合成の最後の段階である、環境または植物の細胞呼吸からの二酸化炭素が使用され、前の段階で生成された2つの化合物、ATPとNADPHが使用されるのは化学段階です。いわゆるカルバン-ベンソンサイクルが発生するのはこの段階で、グルコース、水、デンプンを生成する一連の反応です。
結論
光合成は、上記の2つの相、光化学相と化学相の結合の結果です。地球上のあらゆる形態の生命は、光合成によって生成された生成物である酸素とグルコースに何らかの形で依存しています。また、大気組成のバランスには光合成が不可欠です。
