光合成は、生物が光エネルギーと二酸化炭素を炭水化物と酸素に変換するプロセスであり、すべての緑の植物だけでなく、一部の真菌や単細胞生物でも発生します。 光合成のステップの大部分は、クロロフィルと呼ばれる色素で発生します。 光合成は、太陽からのエネルギーと、植物の環境からの二酸化炭素と水を使用して、ブドウ糖を生成します。
光合成はまた、副産物として酸素を生成します。 ほぼすべての大気中の酸素は、海洋で植物プランクトンによって実行される光合成の結果です。 光合成は、光合成の光依存性反応と光非依存性反応の2つの主要な段階で構成されています。
葉緑体の起源
葉緑体は、すべての植物で光合成が行われる細胞小器官です。 人生の初期の段階では、葉緑体はそれ自身の実体として存在していたと信じられています。 その後、それらはより大きな細胞に飲み込まれ、細胞小器官として私たちが知っているものになりました。 これは、内部共生理論と呼ばれます。
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光合成の要約されたステップ
光合成のステップは、次の式で要約できます。
6 CO2（二酸化炭素）+ 6 H2O（水）+エネルギー= C6H12O6（グルコース）+ 6 O2（酸素）。
二酸化炭素からの炭素は、水からの水素と酸素と結合してグルコースを形成し、副産物として酸素と水を含みます。 このプロセスにはいくつかの中間段階が含まれ、実行するにはさまざまなセルラー機構が必要です。 これはまた、光合成の一般的な順序を示しています。
原材料の取得
二酸化炭素は、大気から光合成が起こる緑の植物の葉緑体に移動する必要があります。 二酸化炭素と水は、単純な拡散によって単細胞生物や水生植物に入ります。 陸上植物には気孔と呼ばれる特殊な構造があり、ガスを植物に出し入れするための小さなバルブとして機能します。
水は土壌から根を経由して陸上植物に移動し、維管束組織によって輸送されます。 光は主に植物の葉によって捕らえられ、その形は各種の異なる環境で最大の効率で太陽エネルギーを捕らえるように進化しました。
光合成の光依存反応
次の光合成の順序は、光依存反応です。 光合成の光依存反応の間に、光エネルギーは化学エネルギーに変換されます。 光は、水分子を水素、酸素、自由電子に分解する力を与えます。
自由電子は、ATPとも呼ばれるアデノシン三リン酸やNADPとも呼ばれるニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸などのエネルギー担体分子を帯電させるために使用されます。 周期的光リン酸化および非周期的光リン酸化を含む、光エネルギーが化学エネルギーに変換されるいくつかの分子経路があります。
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光に依存しない反応
次の光合成の順序は、光に依存しない反応です。 これらの反応の間、光反応の生成物は炭水化物を形成するために使用されます。 大気中の二酸化炭素が捕捉され、水の水素成分と結合します 分子は光反応中に分裂し、炭水化物はカルバンと呼ばれるプロセスによって形成されます サイクル。 光合成のこの部分は炭素固定としても知られており、大気中の二酸化炭素レベルを一定に保つための重要な要素です。
ブドウ糖の輸送と保管
ブドウ糖は水溶性で、植物の内部の液体に溶けます。 ブドウ糖は葉から移動し、単純な植物では拡散し、より複雑な植物では維管束組織を介して植物の残りの部分に分配されます。 ブドウ糖はすぐに使用するか、保存することができます。
植物は、動物の呼吸と同様の化学的プロセスによって貯蔵されたブドウ糖を代謝するときに後で使用するために、組織内にいくらかの酸素を保持します。 したがって、植物は呼吸よりも多くの光合成をしなければなりません。 余剰酸素は、二酸化炭素が取り込まれるのと同じ方法で、単純な拡散によって、または植物の気孔を通して放出されます。