光合成に関する 10 の興味深い事実
光合成は、二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変える一連の反応です。リッチヴィンテージ/ゲッティイメージズ
光合成 二酸化炭素と水を糖に変える一連の生化学反応に付けられた名前です グルコース そして酸素。この魅力的で本質的な概念について詳しくは、以下をお読みください。
01/11糖質は食品だけではありません。
グルコース分子は、化学エネルギー用に、またはより大きな分子を作るための構成要素として使用できます。 サイエンス フォト ライブラリ - ミリアム マスロ。 / ゲッティイメージズ
ブドウ糖はエネルギーとして使われますが、他の目的もあります。例えば、植物はブドウ糖をビルディングブロックとして使用して、長期的なエネルギー貯蔵のためのデンプンを構築し、セルロースを構築して構造を構築します.
02/11葉が緑色なのはクロロフィルによるものです。
マグネシウムは、クロロフィル分子の中心にあります。 Hiob /ゲッティイメージズ
光合成に使われる最も一般的な分子は クロロフィル .植物が緑色なのは、その細胞にクロロフィルが豊富に含まれているためです。クロロフィルは、二酸化炭素と水の間の反応を促進する太陽エネルギーを吸収します。顔料は青と赤の波長の光を吸収し、緑を反射するため、緑に見えます。
03/11光合成色素はクロロフィルだけではありません。
クロロフィルの生成が遅くなると、他の葉の色素が見えるようになります。 ジェニー・デトリック/ゲッティイメージズ
クロロフィルは単一の色素分子ではなく、類似した構造を共有する関連分子のファミリーです。異なる波長の光を吸収/反射する顔料分子は他にもあります。
植物は、最も豊富な色素がクロロフィルであるため緑色に見えますが、他の分子が見えることもあります.秋になると、葉は冬に備えて葉緑素の生成を減らします。クロロフィルの生成が遅くなるにつれて、 葉の色が変わる .他の光合成色素の赤、紫、金色を見ることができます。藻類は通常、他の色も表示します。
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植物は、葉緑体と呼ばれるオルガネラで光合成を行います。
葉緑体は、植物細胞の光合成の場所です。 科学フォト ライブラリ - ANDRZEJ WOJCICKI/ゲッティ イメージズ
真核細胞 植物のものと同様に、オルガネラと呼ばれる特殊な膜で囲まれた構造が含まれています。 葉緑体 と ミトコンドリア の2つの例です オルガネラ .両方のオルガネラがエネルギー生産に関与しています。
ミトコンドリアは、酸素を使ってアデノシン三リン酸 (ATP) を作る好気性細胞呼吸を行います。分子から 1 つまたは複数のリン酸基を切り離すと、植物や動物の細胞が使用できる形でエネルギーが放出されます。
葉緑体にはクロロフィルが含まれており、これは光合成でグルコースを生成するために使用されます。葉緑体には、グラナとストロマと呼ばれる構造が含まれています。グラナはパンケーキの積み重ねに似ています。集合的に、グラナはaを形成します チラコイドと呼ばれる構造 .グラナとチラコイドは、光に依存する化学反応 (クロロフィルが関与するもの) が発生する場所です。グラナの周りの液体はストロマと呼ばれます。これは、光に依存しない反応が起こる場所です。光に依存しない反応は「暗反応」と呼ばれることもありますが、これは単に光が必要ないことを意味します。反応は、光の存在下で発生する可能性があります。
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マジックナンバーは6です。
グルコースは単純な糖ですが、二酸化炭素や水に比べて分子が大きいです。 1分子のグルコースと6分子の酸素を作るには、6分子の二酸化炭素と6分子の水が必要です。の バランスの取れた化学式 全体的な反応は次のとおりです。
6CO2(g) + 6H2O(l) → C6H12〇6+ 6O2(ト)
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光合成は細胞呼吸の逆です。
光合成と細胞呼吸の両方で、エネルギーに使用される分子が生成されます。ただし、光合成は、エネルギー貯蔵分子である糖グルコースを生成します。細胞呼吸は糖を取り込み、植物と動物の両方が使用できる形に変えます。
光合成では、糖と酸素を作るために二酸化炭素と水が必要です。細胞呼吸は、酸素と糖を使用して、エネルギー、二酸化炭素、および水を放出します。
植物やその他の光合成生物は、両方の反応を行います。日中、ほとんどの植物は二酸化炭素を吸収して酸素を放出します。日中と夜間、植物は酸素を使って糖からエネルギーを放出し、二酸化炭素を放出します。植物では、これらの反応は等しくありません。緑の植物は、使用するよりもはるかに多くの酸素を放出します。実際、彼らは地球の呼吸可能な大気に責任があります.
07/11光合成を行う生物は植物だけではありません。
スズメバチ (Vespa orientalis) は、光合成を利用して電気を生成します。 ハンス・ラング/ゲッティイメージズ
自らの食物を作るために必要なエネルギーに光を使用する生物は、 生産者 .対照的に、 消費者 生産者を食べてエネルギーを得る生き物です。植物が最もよく知られている生産者ですが、藻類、シアノ バクテリア、一部の原生生物も光合成によって糖を作ります。
ほとんどの人は藻類やいくつかの単細胞生物が光合成を行うことを知っていますが、ご存知でしたか? 一部の多細胞動物は 、 それも？一部の消費者は、二次エネルギー源として光合成を行います。たとえば、ウミウシの一種 ( エリシア・クロロチカ ）は、藻類から光合成オルガネラの葉緑体を盗み、それらを独自の細胞に配置します.ブチサンショウウオ ( Ambystoma maculatum ) は藻類と共生関係にあり、余分な酸素を使用してミトコンドリアに供給します。スズメバチ (Vespa orientalis) は色素のキサントペリンを使用して光を電気に変換し、夜間の活動に電力を供給する一種の太陽電池として使用します。
08/11光合成には複数の形態があります。
CAM 植物は依然として光合成を行いますが、二酸化炭素を吸収するのは夜だけです。 カール・タパレス/ゲッティイメージズ
全体的な反応は光合成の入力と出力を表しますが、植物はこの結果を達成するためにさまざまな反応のセットを使用します。すべての植物は、明反応と暗反応という 2 つの一般的な経路を使用します ( カルビンサイクル ）。
「通常」または C3植物が利用可能な水をたくさん持っているとき、光合成が起こります。この一連の反応は、 エンザイム 二酸化炭素と反応するRuBPカルボキシラーゼ。植物細胞では明反応と暗反応の両方が同時に起こるため、このプロセスは非常に効率的です。
Cで4光合成では、酵素 PEP カルボキシラーゼが RuBP カルボキシラーゼの代わりに使用されます。この酵素は、水が不足している可能性がある場合に役立ちますが、光合成反応のすべてが同じ細胞内で起こるわけではありません.
Cassulacean 酸代謝または CAM光合成 二酸化炭素は夜間にのみ植物に取り込まれ、そこで液胞に蓄えられ、日中に処理されます。 CAM の光合成は、植物が水を節約するのに役立ちます。これは、葉の気孔が開くのは、涼しくて湿度が高い夜だけだからです。欠点は、植物が貯蔵された二酸化炭素からしかブドウ糖を生産できないことです。ブドウ糖の生成が少ないため、CAM 光合成を使用する砂漠の植物は非常にゆっくりと成長する傾向があります。
09/11植物は光合成のために作られています。
気孔は、酸素、二酸化炭素、水の通過を制御する葉の小さなドアのようなものです。 NNehring /ゲッティイメージズ
光合成に関する限り、植物は魔法使いです。それらの全体の構造は、プロセスをサポートするように構築されています。植物の根は水を吸収するように設計されており、水は木部と呼ばれる特別な維管束組織によって運ばれるため、光合成の茎と葉で利用できます.葉には、ガス交換を制御し、水分の損失を制限する気孔と呼ばれる特別な孔があります。水分の損失を最小限に抑えるために、葉にはワックス状のコーティングが施されている場合があります。一部の植物には、水の凝縮を促進するための棘があります。
11 の 10光合成は地球を住みやすくします。
光合成生物は酸素を放出して炭素を固定し、地球に通気性のある大気をもたらします。 Yasuhide Fumoto / Getty Images
ほとんどの人は、光合成が動物の生存に必要な酸素を放出することを認識していますが、 その他の重要なコンポーネント 反応の一番は炭素固定です。光合成生物は、空気から二酸化炭素を除去します。二酸化炭素は他の有機化合物に変換され、生命を支えています。動物は二酸化炭素を吐き出しますが、樹木や藻類は二酸化炭素を吸収する役割を果たし、ほとんどの元素を空気から排出しません。
11/11光合成の重要ポイント
- 光合成とは、太陽からのエネルギーが二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変える一連の化学反応を指します。
- 太陽光は、ほとんどの場合、緑色の光を反射するため緑色であるクロロフィルによって利用されます。ただし、機能する他の顔料もあります。
- 植物、藻類、シアノバクテリア、および一部の原生生物が光合成を行います。光合成をする動物もいます。
- 光合成は、酸素を放出して炭素を閉じ込めるため、地球上で最も重要な化学反応である可能性があります。