光合成の過程から が難しくよく分かりません💦

発展 光合成の過程 光合成は次の4つの反応過程からなり,①~③はチラコイド膜で, ④はストロマで行われる。 ①光エネルギーの吸収 チラコイド膜で,クロロフィルなどの光合成色素が光エネルギー を吸収する。 これが光合成に必要なエネルギーの獲得となる ②水の分解 ③ ATP の合成 ④ CO2の固定 ①の反応に伴って, 水 (H2O) が分解され, 酸素(O2) が生じる ②の反応に伴って, ADP から ATP が合成される ストロマでは, 気孔から取りこんだ二酸化炭素(CO2)をいくつも の反応を経て還元し, 有機物 (C6H12O6) を合成する。このとき② でつくられた NADPH や ③でつくられた ATP が利用される 光 (根で吸収) H2O O2 H2O 活性クロロフィル NADP + 有機物 (C6H12O6 ) クロロフィルが NADPH カルビン回路 活性化される ADP クロロフィル ATP CO2 チラコイド膜での反応 ストロマでの反応 気孔から [葉緑体]

可能な範囲で構いませんので、あっているか確かめていただきたいです。

P145 参考 C3 植物・C4 植物・CAM 植物 ・ 植物は, CO2 の固定によってできる化合物の違いなどによって, C3 植物, C4 植物, CAM 植物に分けられる。 をカルビン回路で固定、最初に(化 植物・CO2 合物 (PGA) をつくる植物。 日中に気孔を開き, 気温が高く乾 燥した条件下では気孔を閉じる。 高温乾燥条件下では,気孔 を閉じるため,CO2濃度が低下してしまう。 → 呼吸が起こり、光合成の効率が低下する。 + PLUS α ルビスコと光呼吸 ハグロース ルビスコは,カルビン回路において1分子のRuBPにCO2を付加 し、2分子のPGAを生成する反応で働く酵素である。 一方, RuBP O2を付加してPGAとホスホグリコール酸を1分子ずつ生成する 反応も促進する。 ホスホグリコール酸は, カルビン回路の進行を阻 害する作用をもつ。このため, 植物は、ペルオキシソームとミトコ ンドリアを経由し, ATPを消費してホスホグリコール酸をPGAに 変えている。 この反応は, O2 を消費し, CO2 を発生させることか ら光呼吸と呼ばれる。 葉緑体 RuBP CO2を取り込んで 違う物質 に変えること。 ホスホ グリコール酸 グリコール酸 (CO2) 触媒 カルビン回路 Oz ミトコンドリア |ルビスコ {PGA] グリセリン酸 [ADP ATP] ペルオキシ ソーム ● 4 植物 CO2 を C4 回路で固定,最初に C4 化合物(リンゴ酸など)をつくる植物。 CO2は葉肉細胞で固定, C4 化合物として維管束鞘細胞へ。維管束鞘細胞で C4 化合物からCO2を取り出 し、カルビン回路に用いる。 高温・乾燥条件下でも、 CO2濃度を高く保つことができる。 例: トウモロコシ, サトウキビ, ススキなど (熱帯原産) 葉肉細胞 維管束鞘細胞 葉の構造 さく状 組織 (CO2 葉肉 [オキサロ カルビン 回路 C4回路 CO2 海綿状」 組織 酢酸 表皮 有機物 [リンゴ酸 CO2濃度: 高 クチクラ 気孔 孔辺細胞 -表皮 木部 師部 維管束 維管束鞘細胞 (p.56) ・CAM植物…日中は気孔を閉じて蒸散を抑え,湿度の上がる夜間に気孔を開いて CO2 を取りこみ,固 定してリンゴ酸などの C4 化合物をつくる植物。C4 化合物は液胞にためられ,昼間に再び CO2にもどさ れてカルビン回路に送られる。 砂漠などの乾燥条件に適している。 例: ベンケイソウ, サボテンなど (乾燥地帯 多肉植物) 夜 CO2 気孔を開く 昼 気孔を閉じる オキサロ 酢酸 液胞 リンゴ酸 C カルビン 回路 CO2 有機物

可能な範囲で構いませんので、あっているか確かめていただきたいです。また、空白の部分を教えて頂きたいです。

P141 問2 光リン酸化と酸化的リン酸化の共通点について述べよ。 B ストロマで起こる反応 = カルビン・ベンソン回路 ... チラコイド膜でつくられた ATP と NADPH を用いて、二酸化炭素を還元して有機物を合成する。 気孔から二酸化炭素(CO2) が取りこまれる。 →CO2はリブロースニリン酸 (RuBP, (化合物)と結合する(図①)。 (ルビスユ (リブロースニリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ, Rubisco)という酵素 のはたらきによる。) →生成物が2つに分解されて, 2 分子のホスホグリセリン酸(PGA, _化合物)になる(図②)。 →PGA は ATP のエネルギーとNADPH による還元作用によって, グリセルアルデ ストロマ (気孔から取り入れ) CO2 リブロース 【ニリン酸 (RuBP) ① ② ホスホグリセリン酸 (PGA) 6 12 ルビスコ •12 ATP -12 ADP ヒドリン酸(GAP, 化合物)となる (図③)。 6 ADP →6 分子のCO 2 が回路に取りこまれる と, 12 分子の GAP が生成される。 6 ATP →GAP のうち 2 分子は糖などの有機物 の合成に使われる (図4)。 残りの 10 分 子は ATP のエネルギーによって再び RuBPへもどる (図⑤)。 有機物合成へ Co ○ チラコイド での反応 [ストロマ P141 参考 光阻害とカロテノイド での反応 10 •12H •12 NADPH Ca 12 NADP+ グリセルアルデヒド 【リン酸 (GAP) (H2O /回路全体で 16分子の水 が生じる ﾚ 光が強すぎることによって光化学系が損傷を受け, 光合成速度が低下すること。 ● β-カロテン (カロテノイドの一種) は, 光阻害から葉緑体を守るはたらきをもつ。 ●キサントフィル(カロテノイドの一種)の一部は,過剰な光エネルギーを無害な熱エネルギーに変えるはたらきをもつ。 ・光エネルギー C 全体の反応 6002+12H2O C6H12O6 +60z+6H2O *化学反応式:6002

生物の光合成に関する問題です。解説をお願いしたいです。 答えはイです

問5 B 陸上植物はクロロフィルaとクロロフィルbをもち, 葉緑体におけるクロロフィ ルbに対するクロロフィルaの量比 (a/b比) はふつう3程度であるが, 葉がおかれ た光環境などにより変動する。 葉緑体の光化学系には,反応中心クロロフィルを核と し、その他の光合成色素といくつかのタンパク質から構成されるコアと,反応中心ク クロロフィルタンパク質複合体) が存在し,いくつかのLHCが吸収した光エネルギー ロロフィル以外の光合成色素といくつかのタンパク質から構成される LHC (集光性 1つのユ がコアに集められ,これを利用して光化学系の反応が進行する。 このため、 アに対して存在する LHC の数が多いほど、 光エネルギーを効率的にコアに集めるこ とができる。 なお, クロロフィル類としてコアはクロロフィルaのみを含み, LHC はクロロフィルaとクロロフィル bを含むため, する LHCの数を反映する。 a/b比は1つのコアに対して存在 陸上植物は土壌中の窒素などを含む栄養塩類を根から吸収し,これを利用して光合 成で利用されるクロロフィルやタンパク質, 酵素を合成する。 一般に,根から吸収で の量にも限りがあるため, 光環境などに応じて,どの物質の合成に吸収した窒素など きる栄養塩類の量には限りがあり,合成できるクロロフィルやタンパク質, 酵素など を配分するかが重要になる。 葉緑体の場合, LHC を構成するクロロフィルやタンパ ク質と,カルビン回路の反応を進行させる酵素のどちらに窒素などを配分するかで, 光合成の特性が変化する。 これは弱光下では,チラコイドで合成される ATP などの エネルギー物質の量が少なく,この量によって光合成全体の速度が制限される場合が 多いが,強光下では,カルビン回路でルビスコが触媒する反応の速度によって光合成 全体の速度が制限される場合が多いためである。 下線部 c について,1つのコアに対して存在するLHC の数とa/b 比の間にはど のような関係が成立するか。最も適当なものを次のアイから1つ選び,記号で答 えよ。 ア 1つのコアに対してより多くのLHC が存在するほど, a/b比が大きくなる。 イ 1つのコアに対してより多くのLHCが存在するほど, a/b比が小さくなる。 とよぶ (1) ブ と

ATPをADPとリン酸に分けるのは何のためですか？🙇🏻‍♀️ お願いいたします🙏

C ストロマで起こる反応 (NADPH, ATPの利用) ストロマでは、チラコイドの反応で合成され たNADPHとATPを用いて、 二酸化炭素が固 定され, 有機物が合成される。この反応経路は, 多くの酵素が関与する化学反応からなり,カ Guide ガイド 光 NADPH チラコイドで 起こる反応 ストロマで 起こる反応 ATP 葉緑体 [有機物] ルビン回路と呼ばれる。カルビン回路の反応過程は、二酸化炭素の有機物への固定, PGAの還元, RuBP の再生の3つの段階に分けることができる。 ●二酸化炭素の固定 カルビン回路では、細胞内に取り込まれた二酸化炭素は,まず Cs化合物であるリブロースビスリン酸 (RuBP) と反応し, C3 化合物であるホスホグ ibulose 1.5-bisphosphate- phosphoglycerate リセリン酸(PGA)2分子となる。この反応は, RuBP カルボキシラーゼ/オキシゲナー ゼ (RubisCO, ルビスコ)と呼ばれる酵素によって促進される(図9-1)。 ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase ●PGAの還元 PGA は, ATP によってリン酸化されたのち, NADPHによって還 元され, C3化合物であるグリセルアルデヒドリン酸 (GAP) となる(図9-②)。 glyceraldehyde phosphate ●RuBP の再生 GAPの多くは、いくつかの反応を経たのち, RuBPに戻る (図9-③)。 カルビン回路では, 6分子の二酸化炭素につき, 18分子のATPと12分子のNADPH が消費されて2分子のGAPが同化産物として得られ,光に由来するエネルギーがこれ に貯えられる。このGAPが糖などの有機物に変えられ, 生命活動に利用される。 ①二酸化炭素の固定 PGA ②PGAの還元 ルビスコ ×12 C3 12 ATP 6 CO2 (36) Start RuBP +12 ADP +12 (P) C5 ×630 C3 ×12 6 ADP +6(P カルビン回路 6 ATP 12 NADPH +12 (H+ →12 NADP+ 10 30 C3 ×10 6 H2O C3 ×12 GAP -----C3×2 回路全体で, RuBP 6分子に つき H2O 6分子が生じる。 GAP ③RuBP の再生 有機物 図9 カルビン回路 MOVIE

問2(3)で、NADPHとATPがないとCO2固定ができないのは、カルビン回路がNADPHとATPを用いてまわっているから、なくなるとまわれなくなるという認識であっていますか？(語彙力なくてすみません💦)

DYRZS 解説動画 T 発展例題4 植物のCO2 固定 発展問題 トウモロコシなどの C, 植物は、乾燥による CO. 固定効率の低下を防ぐしくみをも カルボキシラーゼの働きによってC 化合物として固定され, 維管束鞘細胞に送り込 まれる。そこでC,化合物からCO2が取り出され, CO2濃度が高く保たれることで、 カルビン回路での CO2固定が効率よく行われる。 PEP カルボキシラーゼは、低い CO2濃度でも極めて高い活性を示すことから,C,植物では葉肉細胞内のCO2濃度が っている。 Ca植物では, 葉肉細胞において CO2がホスホエノールピルビン酸(PEP」 低下しても, CO2 固定効率が低下しにくい。 問1.C植物についての記述として適切なものを, (a)~(d)のなかからすべて選べ。 (a)蒸散速度に対する光合成速度の比 (光合成速度/蒸散速度) を, C3 植物よりも高 くできる。 (b)乾燥状態で気孔を閉じないため, C3 植物よりも光合成速度を高く維持できる。 (c) PEP カルボキシラーゼが,カルビン回路において CO2 の取り込みをルビスコ よりも高効率で行う。 (d) 「CO2のC化合物への固定」 と 「CO2 の C3 化合物への固定」 が異なる細胞で行 われる。 2. 光合成に関する(1)~(3)の各問いに答えよ。 (1) チラコイドについての記述として適切なものを, (a) ~ (d) のなかからすべて選べ。 (a) ルビスコを含んでいる。 (C) ATP 合成酵素を含んでいる。 (b) 光合成色素を含んでいる。 (d) 光エネルギーを受け取ると内腔の H+ 濃度が上昇する。 (2) ストロマでの反応の記述として適切なものを, (a)~(d)のなかからすべて選べ。 (a)反応速度は温度の影響を受ける。 (c) クエン酸が生成される。 (b) ホスホグリセリン酸が還元される。 (d)光リン酸化と呼ばれる反応が起こる。 ((3) ある植物の環境条件を, 「① 光も CO2 もない条件」, 「② 光はないが CO2は十分 にある条件」, 「③光は十分にあるが CO2 はない条件」 「④光はないが CO2は十分 にある条件」の順に十分に時間をかけながら変化させたところ,下図のように CO2の吸収がみられ, やがて CO2 吸収速度は減少してゼロになった。 この実 験において,「④で光がないにもかかわらず CO2 吸収がみられた理由」 と 「やがて CO2吸収速度が減少してゼロになった理由」をそれぞれ40字以内で述べよ。 CO2 吸収速度 (注) ① 光なし・CO2 なし ② 光なし・CO2 あり ③ 光あり・CO 2 なし ④光なし・CO2 あり 時間 注) 呼吸によるCO 放出分は, CO 吸収速度に含め ない。 (21. 大阪府立大改題) 解答 問1 (a), (d) 2. (1) (b), (c), (d) (2) (a), (b) (3) 「④で光がないにもかかわらずCO 吸収がみられた理由」 解説 ③の条件下で生成された NADPHとATPを利用して, CO2が固定されたから。 (36字) 「やがてCO2吸収速度が減少してゼロになった理由」 ③で生じたNADPH と ATP がカルピン回路ですべて消費されたから。 (33字) 1. (a),(b),植物であっても、乾燥状態では気孔を閉じて過度の蒸散を防ぐ。 また, 気孔が閉じるとCO2の取り込みが起こらなくなるが, C植物では, C回路によって取 り出されたCO2が維管束鞘細胞に蓄積する。 その結果, ルビスコ周辺でCO2濃度の高 い状態が維持され,カルビン回路が効率よく進む。 したがって, 気孔が閉じて蒸散速度 が小さくなっても,C,植物は植物に比べて光合成速度は低下しにくい。 (c) PEP カルボキシラーゼは,C回路で CO2 を C.化合物に固定する反応で働く。 (d) C, 回路は葉肉細胞で, カルビン回路は維管束鞘細胞でそれぞれ起こる。 2.(3)光合成は, 光エネルギーを化学エネルギーに変えるチラコイドで起こる反応と, CO2の固定を行うストロマで起こる反応に分かれることに着目する。 チラコイドで起こる反応 24H+ 12NADP+ 24e A 光 光化学系 I *の濃度勾配 電子伝達系 酵素 光 光化学系 Ⅱ ATP 合成 12H2O 602 + 24H + 12NADPH+12H+ ストロマで起こる反応 6H2O 12GAP 有機物 →6ADP 第 カルビン回路 -6ATP - →18ATP 12ADP -18ADP -12ATP 6RuBP 12PGA 6CO2 4 ※回路全体でRuBP6分子につき H2O が 6分子生じる。 条件 ①･･･光がなく NADPH と ATP は生成されない。 また, CO2 もないのでCO2は固 定されない。 条件②･･･光がなく NADPH と ATP は生成されない。 したがって, CO2があってもカ ルビン回路に NADPH と ATP が供給されないため, CO2は固定されない。 れない。 条件③…光により NADPH と ATP が生成されるが,CO2がないため、CO2は固定さ 条件 ④･･･ 光がなく NADPH と ATP は新たに生成されないが, ③で生成したNADPF と ATP が蓄積している。 これを用いてカルピン回路でCO2が固定されるが, NADPH と ATP が枯渇すると CO2 固定は止まる。 108 4. 代謝 10

二酸化炭素の固定を調べたら、生物がエネルギーを用いてco2を同化する反応 ってなっているんですが、写真の①のところだけだと、有機物になってないから同化してなくないですか？？ 教えてください🙏

①二酸化炭素の固定 ルビスコ PGA MASKERFPGA0 ×12 C3 12 ATP 6 CO2 X2 12 ADP +12 (P) Start RuBP C5 X6 C3 x 12 6 ADP +6(P 6 ATP 12 NADPH + 12H+) カルビン回路 12 NADP+ C3 x 10 6 H2O C3 ×12 GAP GAP ③RuBP の再生 有機物 C3 X2 回路全体で, RuBP 6 分子に つき H2O 6 分子が生じる。 図9 カルビン回路 MOVIE

二酸化炭素の固定を調べたら、生物がエネルギーを用いてco2を同化する反応 ってなっているんですが、写真の①のところだけだと、有機物になってないから同化してなくないですか？？ 教えてください🙏

①二酸化炭素の固定 ルビスコ PGA MASKERFPGA0 ×12 C3 12 ATP 6 CO2 X2 12 ADP +12 (P) Start RuBP C5 X6 C3 x 12 6 ADP +6(P 6 ATP 12 NADPH + 12H+) カルビン回路 12 NADP+ C3 x 10 6 H2O C3 ×12 GAP GAP ③RuBP の再生 有機物 C3 X2 回路全体で, RuBP 6 分子に つき H2O 6 分子が生じる。 図9 カルビン回路 MOVIE

赤線部について質問です。 リン酸化はATPによってされるものなのですか？🙇🏻‍♀️

C ストロマで起こる反応 (NADPH, ATPの利用) ストロマでは、チラコイドの反応で合成され たNADPH と ATPを用いて, 二酸化炭素が固 定され, 有機物が合成される。 この反応経路は, 多くの酵素が関与する化学反応からなり, カ かいろ Calvin cycle Guide ガイド NADPH 光チラコイドで 起こる反応 ストロマで 起こる反応 ATP 葉緑体 177 有機物 ルビン回路と呼ばれる。カルビン回路の反応過程は,二酸化炭素の有機物への固定。 PGAの還元 RuBPの再生の3つの段階に分けることができる。 ●二酸化炭素の固定 カルビン回路では,細胞内に取り込まれた二酸化炭素は,まず Cs化合物であるリブロースビスリン酸 (RuBP) と反応し, C3 化合物であるホスホグ bulose 1,5-bisphosphate- phosphoglycerate リセリン酸 (PGA) 2分子となる。 この反応は, RuBPカルボキシラーゼ/オキシゲナー ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase ゼ (RubisCO, ルビスコ) と呼ばれる酵素によって促進される (図1)。 ●PGAの還元 PGA は, ATP によってリン酸化されたのち, NADPHによって還 元され, C3化合物であるグリセルアルデヒドリン酸 (GAP) となる (図9-②)。 glyceraldehyde phosphate RuBP の再生 GAPの多くは、いくつかの反応を経たのち, RuBPに戻る(図3)。 カルビン回路では, 6分子の二酸化炭素につき, 18分子のATPと12分子のNADPH が消費されて2分子のGAPが同化産物として得られ, 光に由来するエネルギーがこれ に貯えられる。このGAPが糖などの有機物に変えられ, 生命活動に利用される。

左の画像の赤線部では光リン酸化はH+やATP合成酵素によってされるものと思いましたが、右の画像の赤線部ではATPによってリン酸化されるとあるのは何故ですか？🙇🏻‍♀️

V ●水の分解を放出して酸化された反応中心クロロフィルは,他の物質からe を受 け取りやすい状態になっている。この状態にある光化学系IIの反応中心クロロフィル は、水からe を得て還元され,活性化する前の状態に戻る。 eを失った水は分解され、 酸素とHが生じる (図8-①)。 ●電子伝達 光化学反応で活性化された光化学系Ⅱ から放出されたは,eの受け渡 しをするタンパク質で構成された電子伝達系と呼ばれる反応系内を移動する。このと electron transport system き同時に,Hがストロマからチラコイド内腔に輸送され,チラコイド膜をはさんで Hの濃度勾配が形成される (図3-2)。 電子伝達系を経たe は, 活性化された光化学 酸化 系Ⅰの反応中心クロロフィルを還元する。 ●NADPHの合成 活性化された光化学系Ⅰから放出された2個のと、2個のH+に よってNNADPが還元され, NADPHとHが生じる(図3-③)。 ●ATPの合成 光化学系ⅡI での水の分解や, 電子伝達系におけるH+の輸送によって、 チラコイド内腔のHの濃度はストロマ側よりも1000倍程度高くなる。こうして, チ ラコイド膜をはさんでH+の濃度勾配が形成される。 この濃度勾配に従ってH+ は ATP ごうせいこう。 ATP synthase 合成酵素を通ってストロマへ拡散し、これに伴ってATPが合成される (図8-④)。 こ さんか の過程は光リン酸化と呼ばれる nhotophosphorylation このような過程によって, 光エネルギーに由来するエネルギーがNADPHとATP に貯えられる。 これらは, ストロマで起こる反応に利用される。 電子伝達系 NADP +2H+ NADPH + H+) 光 光化学系 Ⅱ 光 光化学系 1 チラコイド膜 (H+ 光合成色素 e x2 反応中心 クロロフィル 1) (H+ 反応中心 (H+ (H+ (H+ H2O 2 H+ + O2 クロロフィル H+ | チラコイド内腔: H+濃度 (H+ (H+ ストロマ: H+濃度低 図 8 チラコイドで起こる反応 MOVIE (円) ATP 合成酵素 (H+ リン酸 (P+ADP (H+) ATP