光合成の機序と葉緑体

光合成とは、水を分解して酸素を放出し、二酸化炭素から糖を合成する過程を指す。

しかしこれでは最初と終わりしかわからない。肝心の光のエネルギーへの転化の過程は、もう少し詳しく学んでおく必要がある。

こちらにとってだいじなのは、「動物が視覚を獲得する上で、光合成のメカニズムが前駆と成っているのではないか」という仮説を検証するためだからである。

光合成は葉緑体のなかで行われる。それは光化学反応とカルビン回路の2つの段階に大別される。

光化学反応は光エネルギーからNADPHとATPを合成する過程で、カルビン回路はNADPHとATPを使ってCO2とH2Oから糖を合成する過程である。

ということで、我々にとってはカルビン回路の方はとりあえず置いといて、光化学反応の方を勉強することになる。


     光合成の過程

光化学反応にはいくつかの種類があるが、緑色植物の光化学反応はもっとも完成されたものなので、これを取り上げる。

緑色植物の光化学反応は「酸素発生型光合成」と呼ばれる。水分子を電子供与体として用いることによって光をエネルギーに変えるものである。

葉緑体の膜(チラコイド膜)では葉緑素(クロロフィル)が光エネルギーを用いて水を電気分解する。

この結果、プロトン(H+)、酸素分子(O2)、電子(e-)が作られる。この電子がNADPにつくと、NADPは還元されてNADPHとなる。

一方で、葉緑体内のプロトン(H+)増多によって、膜内外の濃度差が生まれ、これを用いたATP合成酵素の働きによってADPからATPが造られる。

この辺はむかし教科書で習った覚えがある。

これらの反応はいずれも膜を介して行われ、NADPHもATPも葉緑体周囲(ストロマ)に産生される。これをエネルギーとして糖が造られるが、こちら(カルビン回路)は委細省略だ。

なお、面倒なので葉緑体(チラコイド)と書いてしまったが、正確には葉緑体(クロロプラスト)はチラコイドをいくつも含んだ、もう一回り大きな構造だ。

            葉緑体(クロロプラスト)の構造


以上で光化学反応の概略は理解できたが、ウィキペディアの説明で今ひとつわからないのは、NADPHの生成過程とATPの生成過程が一連のものなのか、それとも時相を違えて並走する2つの独立した過程なのか、ということだ。

この続きは明日。

 なお引用元はいずれもウィキペディア