光合成とは何か、その特徴、方程式、位相について説明します。また、なぜそれが世界の生態系にとって重要なのか。
光合成とは何ですか？
光合成は生化学的プロセスであり、 植物、藻類および バクテリア 光合成変換 無機材料 （二酸化炭素と水） 有機材料 （砂糖）、を利用して エネルギー から来る 日光。これがの主なメカニズムです 栄養 すべての 独立栄養生物 光合成プロセスに不可欠な色素であるクロロフィルを持っています。
光合成は、地球上で最も重要な生化学的メカニズムの1つを構成します。これは、光合成が、 光エネルギー から来る 太陽 別の 分子 有用（炭水化物）。実際、このプロセスの名前はギリシャの声に由来しています 写真、「光と 合成、 "構成"。
光合成後、合成された有機分子は、 化学エネルギー 細胞呼吸やその他の反応の一部である重要なプロセスをサポートするため 代謝 の 生き物.
光合成を行うには、太陽光に敏感な色素であるクロロフィルの存在が必要です。これにより、植物や藻類に特徴的な緑色が与えられます。この色素は、葉緑体、典型的なさまざまなサイズの細胞小器官に見られます 野菜細胞、特に（葉の）葉の細胞。葉緑体には、 タンパク質 Y 酵素 光合成プロセスの一部である複雑な反応の開発を可能にします。
光合成プロセスは、 生態系 とのために 生活 私たちが知っているように、それは有機物の生成と循環、そして無機物の固定を可能にするからです。さらに、酸素光合成の間に、ほとんどの生物がそれらの生産に必要とする酸素が生成されます。 呼吸.
光合成の種類
身体が反応を実行するために使用する物質に応じて、2つのタイプの光合成を区別することができます。
- 酸素発生型光合成。それはの使用によって特徴付けられます 水 （H2O）の削減のため 二酸化炭素 （CO2）消費。このタイプの光合成では、体に有用な糖が生成されるだけでなく、反応の生成物として酸素（O2）も得られます。植物、藻類、シアノバクテリアは酸素光合成を行います。
- 無酸素光合成。体は二酸化炭素（CO2）を減らすために水を使用しませんが、代わりに硫化水素（H2S）または水素ガス（H2）分子を分解するために日光を使用します。このタイプの光合成は酸素（O2）を生成せず、代わりに反応の生成物として硫黄を放出します。酸素非発生型光合成は、植物のクロロフィルとは異なるバクテリオクロロフィルの名前でグループ化された光合成色素を含む、いわゆる緑と紫の硫黄細菌によって実行されます。
光合成の特徴
植物や藻類では、葉緑体と呼ばれる細胞小器官で光合成が起こります。
大まかに言えば、光合成は次の特徴があります。
- これは、太陽光を利用して有機化合物を得る生化学的プロセスです。つまり、水（H2O）や二酸化炭素（CO2）などの無機元素から栄養素を合成します。
- いろいろな方に演奏できます 独立栄養生物、それらが光合成色素を持っている限り（最も重要なのはクロロフィルです）。それは植物（陸生と水生の両方）、藻類、 植物プランクトン、光合成細菌。いくつかの 動物 ウミウシを含む光合成が可能 エリシア・クロロティカ キボシサンショウウオ Ambystomamaculatum （後者はのおかげでそれを行います 共生 海藻と）。
- 植物や藻類では、光合成は葉緑体と呼ばれる特殊な細胞小器官で起こり、そこでは葉緑素が見られます。光合成細菌も葉緑素（または他の類似の色素）を持っていますが、葉緑体を持っていません。
- 二酸化炭素（CO2）から炭素を固定するために使用される物質に応じて、2つのタイプの光合成があります。酸素発生型光合成は、水（H2O）を使用して酸素（O2）を生成し、それが周囲の環境に放出されます。無酸素光合成は、硫化水素（H2S）または水素ガス（H2）を使用し、酸素を生成せず、代わりに硫黄を放出します。
- 古代ギリシャ以来、日光と植物の関係はすでに仮定されていました。しかし、光合成の研究と理解の進歩は、18世紀、19世紀、20世紀の歴代の科学者の貢献のおかげで重要性を増し始めました。たとえば、植物での酸素の生成を最初に示したのは英国の牧師ジョセフ・プリーストリー（1732-1804）であり、光合成の基本方程式を最初に定式化したのはドイツの植物学者フェルディナンドサックス（1832-1897）でした。後で、 生化学 アメリカのメルヴィン・カルヴィン（1911-1997）は、別の多大な貢献をし、カルビン回路（光合成の段階の1つ）を明らかにし、ノーベル賞を受賞しました。 化学 1961年。
光合成方程式
酸素光合成の一般式は次のとおりです。
この方程式を化学的に定式化する正しい方法、つまり、この反応の平衡方程式は次のとおりです。
光合成の段階
化学プロセスとしての光合成は、明るい（または明るい）段階と暗い段階の2つの異なる段階で発生します。これは、最初の段階のみが太陽光の存在に直接関与するためです（これは、2番目の段階が必ずしも暗闇で発生することを意味するわけではありません）。 ）。
- 光または光化学段階。この段階では、光に依存する反応が植物の内部で起こります。つまり、植物は 太陽光エネルギー クロロフィルを使用して、ATPとNADPHを生成するために使用します。それはすべて、クロロフィル分子が太陽放射と接触したときに始まり、 電子 その外殻の一部が励起され、電子伝達系が生成されます（ 電気）、これはの合成に使用されます ATP （アデノシン三リン酸）およびNADPH（ニコチンアデニンジヌクレオチドリン酸）。 「光分解」と呼ばれるプロセスで水分子が分解すると、クロロフィル分子は励起時に失った電子を取り戻すことができます（光相を実行するには、いくつかのクロロフィル分子の励起が必要です）。 2つの水分子の光分解の結果として、酸素分子が生成され、それが 雰囲気 光合成のこの段階の副産物として。
- ダークまたは合成ステージ。葉緑体のマトリックスまたは間質で起こるこの段階では、植物は二酸化炭素を使用し、前の段階で生成された分子（化学エネルギー）を利用して合成します 物質 として知られている非常に複雑な化学反応の回路を介して有機物質 カルビン-ベンソン回路。このサイクルの間に、そして以前に形成されたATPとNADPHの異なる酵素の介入を通して、ブドウ糖は植物が大気から摂取する二酸化炭素から合成されます。二酸化炭素の取り込み 化合物 有機物は炭素固定として知られています。
光合成の重要性
光合成は、さまざまな理由から生物圏の重要かつ中心的なプロセスです。最初のそして最も明白なことは、それが水中と水中の両方で呼吸に不可欠なガスである酸素（O2）を生成することです。 空気。植物がなければ、ほとんどの生物（ 人間）彼らは単に生き残ることができませんでした。
一方、植物は周囲の環境から吸収することで二酸化炭素（CO2）を固定し、有機物に変換します。私たちが呼吸するときに吐き出すこのガスは、特定の制限内に保たれていない場合、潜在的に有毒です。
植物は二酸化炭素を使って自分たちで作るからです 食物、地球上の植物の生命の減少は、大気中のこのガスの増加に影響を及ぼし、そこでは、 地球温暖化。たとえば、CO2は 温室効果、過剰を防ぐ 熱 に達する 地球 大気から放射します。毎年、光合成生物は約10万トンの炭素を有機物として定着すると推定されています。