光合成は地球上の生命にとって基本的なプロセスであり、植物、藻類、一部の細菌が太陽エネルギーを化学エネルギーに変換します。このメカニズムは、明期と暗期という 2 つの主な段階に分かれています。名前から推測するとそうではないかもしれませんが、暗期は光が存在しない状態では発生せず、単に光に直接依存しないだけです。
この段階では、酵素によって制御される一連の化学反応を通じて二酸化炭素が有機化合物に固定され、植物の生命に不可欠な分子の合成につながります。この段階における最も重要なプロセスの一つは、有名なカルビン回路であり、そこでは 炭水化物 工場では、 パワー 細胞構造の構築にも役立ちます。
光合成の暗期とは何ですか?
暗期は、生合成期またはカルビン・ベンソン回路としても知られ、COが組み込まれる段階である。2 有機化合物中の大気。これは植物細胞の葉緑体のストロマで起こり、明期に生成された生成物を使用します。 ATP （アデノシン三リン酸）と NADPH （還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）。
直接光を必要としないが、その動作は光によって条件付けられる。 酵素 このプロセスに関与する光は、光の調節や温度、CO 濃度などの要因によって異なります。2.
カルビン回路：プロセスの鍵
カルビン回路は、植物が利用できる有機化合物の形で炭素を固定することを可能にする一連の化学反応です。それは トレス 主なフェーズ:
- 炭素固定: COの2 酵素の作用によりリブロース-1,5-ビスリン酸（RuBP）分子に結合する ルビスコ （リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼオキシゲナーゼ）。その結果、不安定な 3 炭素分子が生成され、3 つの XNUMX-ホスホグリセリン酸 (XNUMX-PGA) 分子に分割されます。
- 割引： 3-PGAはグリセルアルデヒド-3-リン酸（G3P）に変換されます。 ATP y NADPH。これらの分子の一部は、グルコースやその他の有機化合物を生成するために使用されます。
- RuBPの再生: 一部の G3P 分子はリサイクルされてリブロース-1,5-ビスリン酸が再生され、サイクルが継続されます。
炭素固定の種類
植物が光合成の暗期に炭素固定を行う方法は、環境への適応に応じて異なります。
- C植物3: ほとんどの工場ではこの方法を採用しており、CO2 カルビン回路に直接組み込まれます。
- C植物4: 温暖な環境では、一部の植物はCOを捕捉する2 カルビン回路以外の細胞では光呼吸を避け、光合成効率を向上させます。
- CAM植物: 乾燥地帯に典型的なこれらの植物は、COを捕捉する2 一晩置いて、リンゴ酸の形で保存し、日中に使用します。
暗期におけるRuBisCOの重要性
La ルビスコ これはCOを固定する酵素である。2 カルビン回路において最も豊富であり、生物圏で最も豊富であると考えられています。しかし、欠点もあります。酸素を固定してしまうため、 光呼吸光合成の効率を低下させるプロセスです。このため、植物は 戦略 この影響を最小限に抑えるためです。
最終製品とその有用性
暗期に生成される生成物は、植物の成長と発達に不可欠です。
- グルコース： エネルギー源として使われたり、デンプンとして蓄えられたりします。
- ショ糖： すぐに使用できるように工場の他の部分に輸送されます。
- セルロース： 細胞壁の構築に使用されます。
暗期に影響を与える要因
環境条件は暗期の効率に重要な役割を果たします。
- 温度： カルビン回路の酵素活性は温度に依存し、中程度の範囲で最適になります。
- CO濃度2: COの増加2 炭素固定とグルコース生成を促進します。
- ATP と NADPH の利用可能性: プロセスに不可欠なものは、光の段階から来ます。
光合成、特に暗期の研究は、その最適化が農業生産とCO削減にプラスの影響を与える可能性があるため、科学界で大きな関心を集め続けています。2 雰囲気のある。カルビン回路とその意味を理解することで、地球の生態学的バランスにおけるこのプロセスの重要性を評価することができます。