マインドマップギャラリー 光合成
光合成の概要 光合成は、緑色植物 (藻類を含む) が光エネルギーを吸収し、二酸化炭素と水をエネルギー豊富な有機物に合成し、同時に酸素を放出するプロセスです。
2024-03-07 16:44:28 に編集されました光合成
光合成色素
光学特性
放射エネルギー
蛍光現象
最初の一重項状態 → 基底状態
燐光
最初の三重項状態 → 基底状態
タイプ
クロロフィル
タイプ
クロロフィルa
青緑
クロロフィルb
黄緑色
構成する
金属ポルフィリン環
4 ピロール環 1 マグネシウムイオン
フィトール
4つのイソプレン単位から構成されるジテルペン
効果
赤、水、青、紫の光を吸収します
カロテノイド
タイプ
カロテンアルファ
ベータカロチン
カロテンガンマ
ルテイン
効果
ブルーライトブルーバイオレットライトを吸収します
保護効果
フィコビリン
フィコシアニン
赤オレンジ色の光を吸収する
フィコエリトリン
緑色の光を吸収する
クロロフィルの合成と分解
合成
プロセス
Glu→ポルフィリノーゲン(ポルホビリノーゲン)→プロトポルフィリンIX→モノビニルプロトクロロフィルエステルa→クロロフィルエステルa→クロロフィルa
影響を与える要因
光(主要因)
温度(酵素活性に影響)
栄養素
水分
O₂
劣化
クロロフィラーゼがフィトールを除去
マグネシウムデキラターゼはマグネシウムイオンを除去します
オキシゲナーゼがポルフィリン構造を開く
テトラピロールは水溶性の無色の生成物を形成します
光合成の原理
軽い反応
一次反応(光エネルギー→電気エネルギー)
光化学反応中心複合体
PSⅠ
粒子はより小さく、主にチラコイド膜の非積層領域に分布しています。
PC から Fd (フェレドキシン) に電子を移動させて NADP⁺ を削減します
PSⅡ
粒子はより大きく、主にチラコイド膜の積み重ね領域に分布しています。
水の光分解により酸素とプロトンが放出され、電子がキノンに伝達されます。
D₁、D₂、CP4₃、CP4₇ タンパク質および P6₈₀ 色素分子で構成される
QA (PQA) は D2 に強く結合したプラストキノンです。 QB (PQB) は D1 に強く結合したプラストキノンで、2 つの電子を獲得した後、PQH2 を形成し、膜脂質に放出されます。
レッドドロップエフェクト
光波が680nmを超える場合(遠赤色光)、量子収量は急激に低下します。
エマーソン効果(ダブルライトゲイン効果)
遠赤色光 (710nm) に赤色光 (650nm) を追加すると、量子収量が大幅に増加します (2 つの光だけの合計よりも大きくなります)
電子移動と光リン酸化(電気エネルギー→活性化学エネルギー)
Z鎖電子伝達モデル
Cyt b₆f 複合体
構成
Cytb 2 個、Cytc (旧 Cytf) 1 個、Fe-S タンパク質 1 個、キノン酸化還元部位 2 個
キノンサイクルCytb₆f複合体の電子伝達およびプロトン膜貫通機構
光リン酸化
光合成電子伝達経路と光リン酸化の種類
環状光合成電子輸送経路と光リン酸化(主経路)
非環状光合成電子輸送経路と光リン酸化
PSI だけが逆境下で活性化され強化され、光合成を調節します。
擬似環状光合成電子伝達経路と光リン酸化
強い光の下でNADP⁺の供給が不十分な場合に発生します
炭素反応(暗反応)
炭素の同化(活性化学エネルギー→安定化学エネルギー)
方法
カルビンサイクル(C₃サイクル)
カルボキシル化→還元→更新
CO₂受容体はリブロース二リン酸です
調節因子
自己触媒作用
RuBPの含有量を適切にし、サイクルを安定させる
光の調節(各種標的酵素の活性化)
ルビスコ
フルクトースビスホスファターゼ
セダムヘプタノラーゼ
グリセルアルデヒドリン酸デヒドロゲナーゼ
ホスホリブロキナーゼ
光合成産物の輸送
光合成速度は光合成産物TPの輸送量(ショ糖合成量)に正比例します。
C₃植物:米、小麦など。
C₄サイクル
CO₂ 受容体はホスホエノールピルビン酸 (PEP) です
HCO₃-を固定して、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ (PEPC) によって触媒されてオキサロ酢酸 (OAA) を形成します。
C₄ 植物:ソルガム、スクロース、トウモロコシなど。
主に熱帯・亜熱帯地域に分布
ベンケイソウの酸代謝経路 (CAM)
夜になると、気孔が開いて CO₂ を吸収します。 CO₂ は PEPC と結合して OAA を形成し、さらに還元されてリンゴ酸になります。
セダム植物:セダム、地上発根など。
関数
CO₂を固定して輸送します(C₃サイクルはデンプンなどの光合成産物を形成できます)
光合成産物
糖:単糖類(G、F)、二糖類(スクロース*←細胞質)、多糖類(デンプン*←葉緑体)
有機酸(グリコール酸、ピルビン酸、リンゴ酸)
AA(アラ、グリ)
脂肪酸(パルミチン酸、オレイン酸、リノール酸)
タンパク質
光呼吸
光を利用してO₂を吸収し、CO₂を放出する
ATPと還元力(Fd)を消費し、CO₂を放出します
機能(推測)
強い光によるダメージからの保護
C₃経路を維持する
CO₂損失の修復
グリコール酸中毒を排除する
窒素代謝サプリメント
影響を与える要因
ライト
CO₂
温度
ミネラル要素