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資料 · Open Biology · 第2版 · 光合成ノート
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Open Biology · 第2版

142ページ

オープン教材 · CC-BY 4.0

生物 — 細胞とエネルギー·第6章

光合成

光合成は、緑色植物・藻類・一部の細菌が光エネルギー（多くは太陽光）をグルコースに蓄えられる化学エネルギーへと変える生化学反応です。主に植物細胞の葉緑体で行われ、次の式でまとめられます:

6 CO₂ + 6 H₂O + 光 → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Eq. 6.1 · 正味の反応

二段階

光合成は密接に連動した二段階で進みます。明反応はで起こり、光子を捕えて水を分解し、ATPを生成して NADP⁺ を に還元します。暗反応はとも呼ばれ、ストロマで進行し、ATPと を使って二酸化炭素を固定し、最終的にグルコースへと組み立てられる三炭素糖を作ります。

太陽光（光子）クチクラ上表皮柵状組織海綿状組織下表皮CO₂ 流入O₂ 放出気孔と孔辺細胞
図 6.2 — 葉の横断面図 — 気孔、葉肉、光・水・CO₂ の経路を示す。
光葉緑体グルコース
Fig. 6.3 · 図6.2 — 光合成の概要

経路の違い

多くの植物は C3 経路を用いますが、暑く乾いた気候では多くの種が 経路や 経路を獲得し、水分の損失を抑えると同時に光呼吸を減らしています。これらの適応はトウモロコシ、サトウキビ、パイナップルなどの作物に欠かせません。

C4 · トウモロコシ

C4 · トウモロコシ

維管束鞘細胞でCO₂を濃縮

トウモロコシ畑 · CC BY-SA

C4 · サトウキビ

C4 · サトウキビ

暑く日射の強い気候で高効率

サトウキビ · CC BY-SA

CAM · パイナップル

CAM · パイナップル

夜間に気孔を開いて水分を節約

パイナップル農園 · CC BY-SA

3分で読める · 4セクションThetaWave がインデックス化
ノートAI生成結果

ノート

光合成の役割

  • エネルギー変換 — 光を捕え、グルコース中の化学エネルギーとして保存。
  • 正味の反応式 : 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂、クロロフィルが吸収した光子で駆動。
  • なぜ重要か — 大気中の酸素のほぼすべてと、食物連鎖の土台を生み出す。

明反応

  • 場所 : 葉緑体内のチラコイド膜。
  • 光化学系 II → I は水を分解し、プロトンを汲み上げ、励起電子を電子伝達鎖に渡す。
  • 産物 : ATP（化学浸透圧で生成）と NADPH — 次段階の燃料。

カルビン回路（暗反応）

  • 場所 : ストロマ — チラコイドを取り囲む液状領域。
  • 炭素固定 では RuBisCO が CO₂ を 5 炭素糖（RuBP）に結合させ 3-PGA を作る。
  • 還元 では ATP と NADPH を使って 3-PGA を G3P に変換し、グルコースに組み立てる。
P1P2

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