光合成中に酸素ガスはどのように生成されますか?

光合成は、植物や一部のバクテリアや原生生物が二酸化炭素、水、日光から糖分子を合成するプロセスです。 光合成は、光依存反応と光非依存(または暗)反応の2つの段階に分けることができます。 光反応中に、電子が水分子から剥ぎ取られ、酸素原子と水素原子が解放されます。 遊離酸素原子は別の遊離酸素原子と結合して酸素ガスを生成し、それが放出されます。

TL; DR(長すぎる; 読んでいない)

光合成の軽い過程で酸素原子が作られ、2つの酸素原子が結合して酸素ガスを形成します。

光反応

光合成における光反応の主な目的は、暗反応で使用するためのエネルギーを生成することです。 エネルギーは、電子に伝達される太陽光から収集されます。 電子が一連の分子を通過すると、プロトン勾配が形成された膜になります。 プロトンは、ATP合成酵素と呼ばれる酵素を介して膜を逆流します。ATP合成酵素は、二酸化炭素を使用して糖を生成する暗反応で使用されるエネルギー分子であるATPを生成します。 このプロセスはphotophposphorylationと呼ばれます。

環状およ​​び非環状光リン酸化

周期的および非周期的光リン酸化は、プロトン勾配を生成するために使用される電子のソースと宛先、さらにはATPを指します。 周期的光リン酸化では、電子は再利用されてフォトシステムに戻され、そこで再エネルギーが与えられ、光反応の過程を繰り返します。 ただし、非周期的光リン酸化では、電子の最後のステップは、暗反応でも使用されるNADPH分子の作成です。 これには、光反応を繰り返すために新しい電子を入力する必要があります。 この電子が必要になると、水分子から酸素が形成されます。

葉緑体

藻類や植物などの光合成真核生物では、葉緑体と呼ばれる特殊な細胞小器官で光合成が起こります。 葉緑体の中には、光合成のための内部および外部環境を提供するチラコイド膜があります。 チラコイド膜は、細菌を含むすべての光合成生物に存在しますが、真核生物だけが葉緑体内にこれらの膜を収容しています。 光合成は、チラコイド膜内にある光システムで始まります。 光合成の光反応が進行すると、プロトンが膜空間内に詰め込まれ、膜全体にプロトン勾配が生じます。

フォトシステム

フォトシステムは、チラコイド膜内にある色素が関与する複雑な構造であり、光エネルギーを使用して電子にエネルギーを与えます。 各顔料は、光のスペクトルの特定の部分に調整されています。 中心の色素はクロロフィルですか? これは、後続の光反応で使用される電子を収集するという追加の役割を果たします。 クロロフィルの中心内? 水分子に結合するイオンです。 クロロフィルが電子にエネルギーを与え、光システムの外で待機中の受容体分子に電子を送ると、電子は水分子から置き換えられます。

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酸素形成

電子が水分子から取り除かれると、水は構成原子に分解されます。 2つの水分子からの酸素原子が結合して二原子酸素(O2). 電子を失った単一のプロトンである水素原子は、チラコイド膜で囲まれた空間内にプロトン勾配を作成するのに役立ちます。 二原子酸素が放出され、クロロフィル中心が新しい水分子に結合してプロセスを繰り返します。 関与する反応のために、4つの電子がクロロフィルによってエネルギーを与えられて単一の酸素分子を生成する必要があります。

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