こんにちは。アラフォーパパです。
前回は、「カタラーゼ」について解説しました。
体内の酵素の働きを実際の実験で確認するための方法を記載しています。
カタラーゼと過酸化水素の反応はとても有名な反応なので、ぜひ覚えてください。
今回からは光合成の話にうつっていきます。
最初は葉緑体について考えていきます。
葉緑体の働きについて紐解いていきましょう。
それではご覧ください。
目次
葉緑体とは
葉緑体とは、光合成を行う小器官のことであり、半自律的で色素体の2分裂によって数を増やします。
>>（１-８）細胞小器官（高校生物基礎の総復習講座）-葉緑体-
太陽の光エネルギーを利用して、気孔から取り込んだ二酸化炭素と、根から吸い上げた水を利用して、デンプンなどの有機物を合成します。
酸素は光合成の過程で、発生します。
このようにして、水と二酸化炭素から有機物と酸素が作られます。
有機物については、グルコースができると表現されることもあります。
光合成で直接デンプンが作られるわけではないので注意が必要です。
光合成の反応
先程、光合成によって、有機物と酸素が作られる過程については解説しました。
もうすこし詳しく、光合成の反応を確認していきましょう。
化学反応式っぽい式では、二酸化炭素と水と光エネルギーが足されると、有機物ができて酸素と水が排出されるよという感じでした。
しかし、実際に起きていることを細かく見てみると、
まずは、光エネルギーによって、ADPがATPに変換されてエネルギーが貯められる段階があります。
次にATPからエネルギーが放出されて、取り込んだ二酸化炭素を合成することで有機物が作られるという経路となっています。
ATPからエネルギーが放出される際は、リン(P)がはずれて、ADPが作られますので、それがまた再利用されるという形を取っています。
され、水はどこに使われて、どこから出てくるのでしょうか？
実は、光合成にはもっともっと細かい反応経路があります。
次の章では、今回の図をもっと簡略化して、さらに細かい反応を紹介していきたいと思います。
チラコイドとカルビンベンソン回路
光合成における反応をさらに詳しく見ていくには、反応自体を分割してみていく必要があります。
全体としては以下の図のような反応が起きています。
この図にある反応を、チラコイドで起きる反応とストロマで起きる反応に分けて考えて見たいと思います。
チラコイドで起きる反応
チラコイドもしくはチラコイド膜と呼ばれる葉緑体内部の部位には、膜表面にクロロフィルと呼ばれる光合成色素が存在しています。
クロロフィルは、光エネルギーを吸収しますので、その際に活性化され、活性化クロロフィルとなります。
活性化クロロフィルはエネルギーを持っていますので、そのエネルギーをADPとNADP＋に受け渡して、ATPとNADPHを作成します。
これを繰り返して、光エネルギーから細胞内で利用可能なエネルギーを作り続けていくのがチラコイドで起こっている反応となります。
そして、水の行方ですが、NADP＋からNADPHを作る際に、水素(H)が消費されており、残った酸素が放出されています。
つまり光エネルギーを細胞内で利用可能なエネルギーにするには、水から水素を引き抜く必要があり、水の分解にも光エネルギーを利用していて、その結果として酸素が大気中に供給されています。
植物の立場にたつと、水を分解するというエネルギーの消費は、もっと大きなエネルギーを体内にためて使用するための必要経費であると言えます。
ストロマで起きる反応（カルビン・ベンソン回路）
カルビン・ベンソン回路については、高校生物で習う内容になりますので、細かい内容は以下の動画を見ると良いでしょう。
ものすごく簡単にいうと、グルコースができる回路です。
グルコースは炭素で出来ているので、炭素を取り入れるために二酸化炭素を必要としています。
二酸化炭素から炭素を分離して取り込んで、ATPからエネルギーをもらって、グルコースを分離しているという内容です。
植物は、光エネルギーをATPにして、それを利用してグルコースを作りためておきます。
必要時にはグルコースを用いてATPを作って、作業に必要なエネルギーを供給するという大きな流れがあります。
そのグルコースを作るとても重要な経路-カルビン・ベンソン回路-でした。
まとめ
いかがでしたでしょうか。
今回の記事は「葉緑体」に関するものでした。
漠然と植物は二酸化炭素をすって、酸素をだすのだなと考えていませんでしたか？
葉緑体が光エネルギーを吸収して、それをATPに変えることで、有機物の合成が進みます。
有機物の合成に炭素が含まれる二酸化炭素が利用されているということを理解しましょう。
また、酸素は光エネルギーからATPやNADPHを作成する過程でゴミとして出されていました。
ぜひ覚えてください。
最後までご覧いただき、ありがとうございました！
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