葉緑体は、オリジナルの「グリーン」太陽光発電変圧器です。 植物や藻類の細胞にのみ見られるこれらの小さな細胞小器官は、太陽からのエネルギーを使用して二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変換します。 アリゾナ州立大学のバイオデザイン研究所のサイエンスライターであるダンジェンクは、このプロセスを次のように説明しています。 「…植物は、利用可能な光エネルギーのほぼすべての光子を除去して生成することにより、けちの頂点に近づきます。 食物。"
この記事では、の一般的なプロセスについて説明します。 光合成、葉緑体がどのように機能するか、そしてそれが化学物質の入力と太陽を使ってブドウ糖を作るためにどのように機能するか。
化学ポテンシャルエネルギー
分子結合内に蓄積されるエネルギーは、「化学ポテンシャルエネルギー」と呼ばれます。 化学結合が でんぷん分子が食べられて動物の消化器系で分解されるときなど、壊れたエネルギーは リリースされました。 すべての生物は生き残るためにエネルギーを必要とします。
生物のエネルギーに使われる主な分子は ATP. ATPは、グルコースと複雑な代謝経路を介して細胞内で生成されます。 しかし、ブドウ糖を得るためには、植物、藻類、その他の独立栄養生物は、光合成と呼ばれるプロセスを介して太陽エネルギーをブドウ糖に変換する必要があります。
光合成：反応
光合成は、光エネルギーを化学エネルギーに変換し、ブドウ糖の分子結合に蓄えます。 このプロセスは葉緑体で行われます。 植物はブドウ糖分子を使用して、複雑な炭水化物（デンプンとセルロース）や、成長と繁殖に必要なその他の栄養素を生成します。 したがって、光合成は、植物と植物を食べる動物の両方が、光エネルギーを食物に使用できるエネルギーの形に変換することを可能にします。
光合成は、次の簡略化された方程式で表すことができます。
6 CO2 （二酸化炭素）+ 6 H2O（水）→C6H12O6 （ブドウ糖）+ 6 O2 （酸素）
•••グッドシュートRF /グッドシュート/ゲッティイメージズ
光合成と葉緑体機能：それがどのように機能するか
光合成は2つのステップで起こります- 1つの光依存 そして 1つの光に依存しない.
ザ・ 光反応 光合成の開始は、太陽からの光が葉緑体のある細胞、通常は植物の葉の細胞に当たったときに始まります。 葉緑体内の緑色色素であるクロロフィルは、光子と呼ばれる光エネルギーの粒子を吸収します。 吸収された光子は一連の化学反応を開始し、ATP（アデノシン三リン酸）とNADPH（ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）の2種類の高エネルギー化合物を生成します。
これらの化合物は、ATPの形でより使用可能なエネルギーを生成するために、後で細胞呼吸に使用されます。
光エネルギーに加えて、光反応には水も必要です。 光合成の間に、水分子は水素イオンと酸素に分割されます。 水素は反応によって消費され、残った酸素原子は酸素ガス（O2）として葉緑体から放出されます。
光に依存しない反応
ザ・ 光に依存しない 光合成の一部は、 カルビン回路. 光依存反応で生成された分子（エネルギーにはATP、電子にはNADPH）を使用するCalvin サイクルは、周期的な一連の生化学反応を使用して、6分子の二酸化炭素を次の分子に変換します。 グルコース。
カルビン回路の各ステップには、反応を触媒する酵素があります。
葉緑体機能とグリーンエネルギー
光合成の原料は自然界に存在します。 植物は、空気から二酸化炭素、土壌から水、太陽からの光を吸収し、それらを酸素と炭水化物に変換します。 これは 葉緑体 クリーンで再生可能なエネルギーの世界で最も効率的な消費者と生産者。
また、環境内の炭素と酸素の循環を保証します。 植物や藻類からの光合成がなければ、二酸化炭素を呼吸可能な酸素にリサイクルする方法はありません。
だからこそ、森林破壊と 気候変動 藻類、樹木、その他の植物の塊が酸素を生成し、二酸化炭素、COを奪うことなく、環境に非常に有害です。2 レベルが上がります。 これは地球の気温を上昇させ、ガス交換サイクルを混乱させ、一般的に環境に害を及ぼす可能性があります。