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集合的に光合成として知られる一連の化学反応がなければ、あなたはここにいなくて、他の誰も知らないでしょう。これは、光合成が植物といくつかの微生物に限定されており、あなたの体や動物の細胞がこの優雅な品揃えを実行する装置を持っていないことを知っている場合、奇妙な主張としてあなたを打つかもしれません反応。何が得られますか？
簡単に言えば、植物の生命と動物の生命はほぼ完全に共生しています。つまり、植物が代謝のニーズを満たすために進む方法は、動物にとって非常に有益であり、逆もまた同様です。最も簡単に言えば、動物は酸素ガス（O2）非気体炭素源からエネルギーを引き出し、二酸化炭素ガス（CO2）および水（H2O）プロセス中、植物はCOを使用2 とH2食べ物を作り、解放するO2 環境へ。さらに、世界のエネルギーの約87％は現在、最終的には光合成の産物でもある化石燃料の燃焼から得られています。
「光合成は植物にとって呼吸であり、動物にとって呼吸である」と言われることもありますが、植物は両方を利用するのに対し、動物は呼吸のみを使用するため、これは欠陥のある類推です。光合成は、植物が炭素を消費して消化する方法と考えてください。移動よりも光に頼り、小さな細胞の機械が使用できる形に炭素を入れるために食べる行為に依存します。
光合成の簡単な概要
光合成は、生物のかなりの部分に直接使用されているわけではありませんが、地球自体の生命の継続的な存在を保証する責任がある化学プロセスと見なすことができます。光合成細胞はCOを取る2 とH2Oは、環境から有機体によって収集され、日光のエネルギーを使用してグルコースの合成を促進します（C6H12O6）、Oを放します2 廃棄物として。このグルコースは、動物の細胞がグルコースを使用するのと同じ方法で、植物の異なる細胞によって処理されます。呼吸を経て、アデノシン三リン酸（ATP）の形でエネルギーを放出し、COを放出します。2 廃棄物として。 （植物プランクトンとシアノバクテリアも光合成を利用しますが、この議論の目的のために、光合成細胞を含む生物を総称して「植物」と呼びます。）
光合成を使用してグルコースを生成する生物は、独立栄養生物と呼ばれ、ギリシャ語から「セルフフード」に大まかに変換されます。つまり、植物は食物を他の生物に直接依存しません。一方、動物は、成長して生き続けるために他の生物から炭素を摂取しなければならないので、従属栄養生物（「他の食物」）です。
光合成とはどのような反応ですか？
光合成は酸化還元反応と見なされます。レドックスは、さまざまな生化学反応で原子レベルで起こることを説明する「還元酸化」の略です。光合成と呼ばれる一連の反応の完全なバランスのとれた式（その構成要素については後ほど説明します）は次のとおりです。
6H2O +ライト+ 6CO2 →C6H12O6 + 6O2
各タイプの原子の数が矢印の両側で同じであることを自分で確認できます。6個の炭素原子、12個の水素原子、18個の酸素原子です。
還元は原子または分子からの電子の除去であり、酸化は電子の獲得です。同様に、他の化合物に電子を容易に生成する化合物は酸化剤と呼ばれ、電子を獲得する傾向がある化合物は還元剤と呼ばれます。レドックス反応は通常、還元される化合物への水素の添加を伴います。
光合成の構造
光合成の最初のステップは、「光をあてる」と要約されるかもしれません。太陽光が植物の表面に当たり、プロセス全体が動き始めます。多くの植物がそのように見える理由を既に疑っているかもしれません：これらの生物がこのように構成されている理由がわからない場合、葉とそれらを支える枝の形の表面積が不必要に見えます（魅力的ではありますが）。植物の「目標」は、それ自体をできるだけ日光にさらすことです。十分なエネルギーを得るのに苦労するという点で、動物ごみの小枝のように、生態系で最も短くて小さい植物を作ります。当然のことながら、葉は光合成細胞に非常に密です。
これらの細胞には、葉緑体と呼ばれる生物が豊富にあります。葉緑体は、ミトコンドリアが呼吸を行うオルガネラであるように、光合成の仕事が行われる場所です。実際、葉緑体とミトコンドリアは構造的に非常に似ており、事実、生物学の世界のほぼすべてと同様に、進化の驚異にまでさかのぼることができます。）葉緑体には、光エネルギーを反射するのではなく最適に吸収する特殊な色素が含まれています。吸収されるのではなく反射されるものは、人間の目と脳によって特定の色であると解釈される波長範囲にあります（ヒント：「g」で始まります）。この目的に使用される主な色素は、クロロフィルとして知られています。
葉緑体は、すべての生細胞およびそれらが含むオルガネラの場合のように、二重原形質膜に囲まれています。しかし、植物では、チラコイド膜と呼ばれる第三の膜が血漿二重層の内部に存在します。この膜は非常に広範囲に折りたたまれているため、息のミントのパッケージとは異なり、円盤状の構造が互いに重なり合っています。これらのチラコイド構造にはクロロフィルが含まれています。葉緑体の内側の膜とチラコイド膜の間の空間は間質と呼ばれます。
光合成のメカニズム
光合成は、通常は光反応と暗反応と呼ばれ、後で詳しく説明する、光に依存する反応と光に依存しない反応のセットに分けられます。あなたが結論したかもしれないように、光反応が最初に起こります。
太陽からの光がチラコイド内のクロロフィルや他の色素に当たると、クロロフィル内の原子から遊離した電子と陽子を本質的に爆発させ、それらをより高いエネルギーレベルに上昇させ、より自由に移動させます。電子は、チラコイド膜自体で展開する電子輸送連鎖反応に向けられます。ここでは、NADPなどの電子受容体がこれらの電子の一部を受け取ります。これらの電子は、ATPの合成を駆動するためにも使用されます。 ATPは本質的に細胞に対するものであり、米国の金融システムにとってのドルとは何ですか。それは、実質的にすべての代謝プロセスが最終的に実行される「エネルギー通貨」です。
これが起こっている間、日光浴をしているクロロフィル分子は突然電子が不足していることを発見しました。これは、水がほつれに入り、水素の形で置換電子に寄与し、それによってクロロフィルを減らす場所です。水素がなくなったため、かつて水は分子酸素になりました– O2。この酸素は細胞と植物の外に完全に拡散し、その一部はまさにこの瞬間に自分の肺に到達することに成功しました。
光合成は内分泌性ですか？
光合成は、進行するためにエネルギーの入力を必要とするため、エンドエルゴニック反応と呼ばれます。太陽は惑星上のすべてのエネルギーの究極の源であり（太陽はそれ自体が神であると考えていた古代のさまざまな文化によっておそらくある程度理解されていました）、植物は生産的な使用のために最初にそれを傍受しました。このエネルギーがなければ、小さな単純な分子である二酸化炭素を、かなり大きく複雑な分子であるグルコースに変換する方法はありません。どうにかエネルギーを消費せずに階段を上って歩いている自分を想像してください。植物が直面している問題を見ることができます。
算術的に言えば、エンデルゴニック反応とは、反応物よりも生成物のエネルギーレベルが高い反応です。エネルギー的に言えば、これらの反応の反対はエクセルゴニックと呼ばれ、生成物は反応よりも低いエネルギーを持ち、それにより反応中にエネルギーが放出されます。 （これは多くの場合、熱の形をしています-繰り返しますが、運動すると暖かくなるのですか、それとも寒くなるのですか？）これは、反応の自由エネルギーΔG°で表され、光合成の場合+479 kJ⋅mol-1 または1モルあたり479ジュールのエネルギー。正の記号は吸熱反応を示し、負の記号は発熱プロセスを示します。
光合成の明暗反応
軽い反応では、水は日光によって分解されますが、暗い反応では、陽子（H+）と電子（e−）光反応で解放されたものは、グルコースやその他の炭水化物をCO2.
光反応は式で与えられます：
2H2O +ライト→O2 + 4H+ + 4e−（ΔG°= +317 kJ⋅モル−1)
暗い反応は次のように与えられます：
CO2 + 4H+ + 4e− →CH2O + H2O（ΔG°= +162 kJ⋅モル−1)
全体として、これにより上記で明らかにした完全な方程式が得られます。
H2O +ライト+ CO2 →CH2O + O2（ΔG°= +479 kJ⋅モル−1)
両方の反応セットが内分泌的であり、光反応がより強いことがわかります。
エネルギーカップリングとは
生命システムのエネルギーカップリングとは、1つのプロセスから利用可能なエネルギーを使用して、他のプロセスでは発生しない他のプロセスを駆動することです。社会自体はこのように機能します：企業はしばしば地面から降りるために多額の資金を前払いする必要がありますが、最終的にこれらのビジネスのいくつかは非常に収益性が高くなり、他の新興企業が資金を利用できるようになります。
光合成は、太陽光からのエネルギーが葉緑体の反応に結合され、反応が展開されるため、エネルギー結合の良い例です。植物は、グルコースまたは他の炭素化合物を合成することにより、グローバルな炭素循環に最終的に報います。これらの化合物は、すぐにまたは将来、他の反応と結合できます。たとえば、小麦植物はデンプンを生産し、世界中で人間や他の動物の主な食料源として使用されています。しかし、植物によって作られたグルコースのすべてが保存されるわけではありません。その一部は植物細胞のさまざまな部分に進み、そこで解糖で放出されたエネルギーは最終的に、ATPの形成をもたらす植物ミトコンドリアの反応に結び付けられます。植物は食物連鎖の底を表し、受動的なエネルギーおよび酸素供与体として広く見られていますが、他の生物のように大きく成長し、繁殖しなければならない独自の代謝のニーズがあります。
なぜカントの添え字が変更されるのですか？
余談ですが、化学反応がバランスの取れた形で提供されていない場合、学生は化学反応のバランスをとるのに苦労します。その結果、生徒は、バランスの取れた結果を達成するために、いじくり回す際に、反応中の分子の添字の値を変更したくなるかもしれません。この混乱は、反応のバランスをとるために分子の前の数を変更することが許容されることを知っていることに起因する可能性があります。分子の下付き文字を変更すると、その分子はすべて別の分子に変わります。たとえば、Oを変更する2 Oへ3 単に質量で50パーセント以上の酸素を追加するだけではありません。酸素ガスをオゾンに変換しますが、オゾンは研究対象の反応に遠隔的には似た方法で参加しません。