光合成の段階は、植物が受ける日光の量に基づいて分割できます。光合成は、植物や藻類が摂食するプロセスです。このプロセスは、生存に必要な光のエネルギーへの変換から成ります。
生きるために動物や植物などの外的要因を必要とする人間とは異なり、植物は光合成を通じて自分の食べ物を作ることができます。これは独立栄養栄養として知られています。
光合成という言葉は、写真と合成という2つの言葉で構成されています。写真は光と合成ミックスを意味します。したがって、このプロセスは文字通り光を食べ物に変えています。物質を合成して食物を作り出すことができる生物は、植物、藻類、およびいくつかのバクテリアと同様に、独立栄養生物と呼ばれます。
光合成を行うには、光、二酸化炭素、および水が必要です。空気からの二酸化炭素はそれらで見つけられる気孔を通って植物の葉に入る。一方、水は根に吸収されて葉に到達するまで移動し、光は葉の色素に吸収されます。
これらの段階では、光合成の要素である水と二酸化炭素が植物に入り、光合成の産物である酸素と糖が植物を離れます。
光合成の段階/段階
まず、クロロフィルに含まれるタンパク質が光のエネルギーを吸収します。クロロフィルは緑の植物の組織に存在する色素です。光合成は通常、葉、特に葉肉と呼ばれる組織で発生します。
中温性組織の各細胞には、葉緑体と呼ばれる生物が含まれています。これらの生物は光合成を行うように設計されています。葉緑素を含むチラコイドと呼ばれる構造は、各葉緑体にグループ化されています。
この色素は光を吸収するため、主に植物と光の間の最初の相互作用に関与します。
葉には気孔と呼ばれる小さな毛穴があります。それらは二酸化炭素が中温性組織内に広がるのを可能にし、酸素が大気中に逃げるのに責任があります。したがって、光合成は2つの段階で発生します：明期と暗期。
-光相
明期と暗期。Maulucioni、ウィキメディア・コモンズから
これらの反応は、光が存在し、葉緑体のチラコイド膜で発生した場合にのみ発生します。このフェーズでは、太陽光からくるエネルギーが化学エネルギーに変換されます。このエネルギーは、グルコース分子を組み立てることができるようにガソリンのように使用されます。
化学エネルギーへの変換は、2つの化学化合物、すなわちATP、つまりエネルギーを蓄える分子と、還元された電子を運ぶNADPHによって起こります。この過程で、水分子が環境にある酸素に変換されます。
太陽エネルギーは、光化学系と呼ばれるタンパク質の複合体で化学エネルギーに変換されます。2つの光化学系があり、どちらも葉緑体内にあります。各フォトシステムには、クロロフィルやカロテノイドなどの分子と色素の混合物を含む複数のタンパク質があり、太陽光を吸収できます。
次に、光化学系の色素は、エネルギーを反応中心に移動させるときに、エネルギーを伝えるための媒体として機能します。光が色素を引き付けると、近くの色素にエネルギーが移動します。この近くの色素は、そのエネルギーを他のいくつかの近くの色素に伝達することもでき、プロセスが連続して繰り返されます。
これらの明期は光化学系IIで始まります。ここでは、光エネルギーを使用して水を分割しています。
この過程で電子、水素、酸素が放出され、エネルギーを帯びた電子は光化学系Iに運ばれ、そこでATPが放出されます。酸素光合成では、最初のドナー電子は水であり、生成された酸素は廃棄物になります。いくつかのドナー電子は、無酸素光合成で使用されます。
光相では、光エネルギーが捕捉され、ATPとNADPHの化学分子に一時的に保存されます。ATPは分解されてエネルギーを放出し、NADPHはその電子を提供して二酸化炭素分子を糖に変換します。
-ダークフェーズ
暗期では、水素が反応に添加されると、大気からの二酸化炭素が捕獲されて改質されます。
したがって、この混合物は、植物によって食物として使用される炭水化物を形成します。光が直接発生する必要がないため、ダークフェーズと呼ばれます。しかし、これらの反応を起こすために光は必要ないという事実にもかかわらず、このプロセスには、光相で生成されるATPとNADPHが必要です。
このフェーズは、葉緑体の間質で発生します。二酸化炭素は葉緑体の間質を通って葉の内部に入ります。炭素原子は砂糖を作るのに使われます。このプロセスは、前の反応で形成されたATPとNADPHのおかげで実行されます。
暗期反応
まず、二酸化炭素分子がRuBPと呼ばれる炭素受容体分子と結合し、不安定な6炭素化合物が生成されます。
この化合物はすぐに2つの炭素分子に分割され、ATPからエネルギーを受け取り、BPGAと呼ばれる2つの分子を生成します。
次に、NADPHからの1つの電子が各BPGA分子と結合して、2つのG3P分子を形成します。
これらのG3P分子は、グルコースを作成するために使用されます。一部のG3P分子は、サイクルを継続するために必要なRuBPを補充および回復するためにも使用されます。
光合成の重要性
光合成は植物や酸素のための食物を生産するため重要です。光合成がなければ、人間の食生活に必要な多くの果物や野菜を消費することは不可能でしょう。また、人間が食べる多くの動物は、植物を食べなければ生き残れません。
一方、植物が生成する酸素は、人間を含む地球上のすべての生命が生き残るために必要です。光合成はまた、大気中の酸素と二酸化炭素のレベルを安定に保つ責任があります。光合成がなければ、地球上の生命はあり得ないでしょう。
参考文献
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