光合成の公式：太陽光をエネルギーに変える

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一部の生物は、生き残るために必要なエネルギーを作り出す必要があります。これらの生物は、太陽光からエネルギーを吸収し、それを使って生産することができます シュガー などの他の有機化合物 脂質 と タンパク質 .その後、糖は生物にエネルギーを提供するために使用されます。光合成と呼ばれるこのプロセスは、 光合成生物 含む 植物 、 藻類 、およびシアノバクテリア。

光合成式

光合成では、太陽エネルギーが化学エネルギーに変換されます。化学エネルギーはブドウ糖（糖）の形で蓄えられます。二酸化炭素、水、および太陽光を使用して、グルコース、酸素、および水を生成します。このプロセスの化学式は次のとおりです。

6CO₂+ 12H₂O+ライト→C₆H₁₂〇₆+ 6O₂+6H₂〇

6分子の二酸化炭素（6CO₂) と 12 分子の水 (12H₂O) はその過程で消費され、グルコース (C)₆H₁₂〇₆)、6 分子の酸素 (6O₂)、および 6 つの水分子 (6H₂O) が生成されます。

この式は次のように簡略化できます。 6CO₂+6H₂O+ライト→C₆H₁₂〇₆+ 6O₂ .

植物の光合成

植物では、光合成は主に体内で行われます。 葉 .光合成には二酸化炭素、水、日光が必要なため、これらの物質はすべて葉によって取得または輸送される必要があります。二酸化炭素は、気孔と呼ばれる植物の葉の小さな孔から得られます。酸素も気孔から放出されます。植物は根から水分を吸収し、葉に届けます。 維管束植物組織系 .日光は葉緑素に含まれる緑色の色素であるクロロフィルに吸収されます。 植物細胞 と呼ばれる構造 葉緑体 .葉緑体は光合成の場です。葉緑体にはいくつかの構造が含まれており、それぞれが特定の機能を持っています。

外膜と内膜— 葉緑体構造を閉じ込めておく保護カバー。ストロマ—葉緑体内の濃い液体。二酸化炭素が糖に変わる場所。チラコイド—平らな袋状の膜構造。光エネルギーを化学エネルギーに変換する部位。ブランチ—チラコイド嚢の密に層状の積み重ね。光エネルギーを化学エネルギーに変換する場所。クロロフィル—葉緑体内の緑色の色素。光エネルギーを吸収します。

光合成の段階

光合成は 2 段階で行われます。これらの段階は明反応と暗反応と呼ばれます。光反応は、光の存在下で起こります。暗反応は直接光を必要としませんが、ほとんどの植物の暗反応は日中に起こります。

光の反応 グラナのチラコイド スタックで主に発生します。ここで、太陽光は、ATP (自由エネルギー含有分子) と NADPH (高エネルギー電子運搬分子) の形で化学エネルギーに変換されます。クロロフィルは光エネルギーを吸収し、ATP、NADPH、および酸素の生成をもたらす一連のステップを開始します (水の分解による)。酸素は気孔から放出されます。 ATP と NADPH の両方が暗反応で糖を生成するために使用されます。

暗い反応 間質で発生します。二酸化炭素は、ATP と NADPH を使用して糖に変換されます。このプロセスは、炭素固定またはカルビン サイクルとして知られています。カルビン回路には、炭素の固定、還元、再生の 3 つの主要な段階があります。炭素固定では、二酸化炭素が 5 炭素糖 [リブロース 1,5-二リン酸 (RuBP)] と結合して 6 炭素糖が生成されます。還元段階では、光反応段階で生成された ATP と NADPH を使用して、6 炭素の糖を 3 炭素の 2 つの分子に変換します。 炭水化物 、グリセルアルデヒド 3-リン酸。グリセルアルデヒド 3-リン酸は、グルコースとフルクトースを作るために使用されます。これらの 2 つの分子 (グルコースとフルクトース) が結合して、スクロースまたは砂糖ができます。再生段階では、グリセルアルデヒド 3-リン酸の一部の分子が ATP と結合し、5 炭糖の RuBP に変換されます。サイクルが完了すると、RuBP を二酸化炭素と組み合わせて、サイクルを最初からやり直すことができます。

光合成のまとめ

要約すると、光合成は、光エネルギーが化学エネルギーに変換され、有機化合物を生成するために使用されるプロセスです。植物では、光合成は通常、植物の葉にある葉緑体内で行われます。光合成は、明反応と暗反応の2段階から成り立っています。明反応は光をエネルギー (ATP と NADHP) に変換し、暗反応はエネルギーと二酸化炭素を使用して糖を生成します。光合成のレビューについては、 光合成クイズ .