光依存反応
関連項目：カルビンサイクル
光合成では、太陽からの光エネルギーを使って、植物が取り込んだ水を分解する（光分解）光依存反応です。水が分解されると、酸素と水素と電子ができる。この電子が葉緑体内の構造体を移動し、化学浸透圧によってATPが作られる。
水素はNADPHに変換され、光に依存しない反応に利用される。酸素は光合成の廃棄物として植物の外に拡散していく。これはすべて、葉緑体のグラナ・チラコイドの中で起こる。
チラコイド膜における光合成の光依存性反応
電子の動き
- 葉緑体に光が当たると、光を吸収して閉じ込める。
- クロロフィルは光を反応中心へと導く。
- 反応中心にある電子は、より高いエネルギー準位に励起され、電子受容体に受け取られる。この電子は、水の分解から取り出される：（H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-)
- 電子は、一連の電子キャリアに沿って渡されます。エネルギー準位を移動し、エネルギーを失っている。このエネルギーにより、クロロフィルの細胞質からグラナ内のチラコイド空間へ水素が送り込まれる。水素は拡散し、タンパク質のチャネルを通って細胞質へと還流する。水素が濃度勾配を下って拡散するとき、ADPと無機リン酸からATPが作られる。
- 最終的に電子は光分解による水素とともに、NADPをNADPHに還元するために使われる。
歴史
光合成に光が必要であることを最初に提唱したのは、1779年のコリン・フラナリーである。1772年にジョセフ・プリーストリーが光と関係なく酸素が生成されることを指摘していたが、彼は必要なのは植物に降り注ぐ太陽光であると認識していたのである。コーネリアス・ヴァン・ニール（Cornelius Van Niel）は、1931年に、光合成は、光のフォトンによって水素供与体を光分解し、その水素でCO
2.そして1939年、ロビン・ヒルは、分離した葉緑体が酸素を作るが、二酸化炭素を固定しないことを示した。
2を固定しないことを明らかにした。これが後に光化学系1号と2号の発見につながった。
