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光合成

1800
Greenhouse showcasing plants undergoing photosynthesis in a vintage setting.

(画像はイメージです)

光合成は、植物、藻類、および一部の細菌が光エネルギーを化学エネルギーに変換するプロセスです。太陽光は、二酸化炭素と水をグルコース(エネルギー貯蔵用の糖)と副産物として酸素に変換するためのエネルギーを提供します。全体的な簡略化された化学式は、[latex]6CO_2 + 6H_2O + text{光エネルギー} rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2[/latex]です。

光合成の過程は、植物細胞の葉緑体内で主に2つの段階で起こります。最初の段階である光依存性反応は、チラコイド膜で起こります。ここで、クロロフィルなどの色素が太陽光から光子を吸収します。このエネルギーは、光分解と呼ばれる過程で水分子を分解するために使用され、酸素、プロトン、電子が放出されます。光から得られたエネルギーは、2つの短期的なエネルギー貯蔵分子、ATP(アデノシン三リン酸)とNADPH(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸)に変換されます。2番目の段階は、 カルビン回路 光非依存性反応は、葉緑体のストロマで起こります。このサイクルは直接光を必要としませんが、最初の段階で生成されたATPとNADPHを利用します。カルビン回路では、大気中の二酸化炭素が有機分子に「固定」され、グルコースに変換されます。 高エネルギー 植物が成長、代謝、またはデンプンとして貯蔵するために利用できる糖。この一連のプロセスは、地球上のほぼすべての生命の基盤であり、ほとんどの生態系にエネルギーを供給し、大気中の酸素を生成する。

UNESCO Nomenclature: 2417
植物生理学

タイプ

生物学的プロセス

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • スティーブン・ヘイルズの、植物は大気によって栄養を与えられるという提案
  • ジョセフ・プリーストリーによる、植物が燃えるろうそくによって傷ついた空気を「回復」できることの発見
  • アントワーヌ・ラヴォアジエの酸素と燃焼に関する研究
  • 葉緑体などの植物細胞構造を観察するための顕微鏡の開発

アプリケーション

  • 農業と園芸
  • バイオ燃料の生産(例:藻類からの生産)
  • 炭素隔離 そして 気候変動 緩和
  • life support systems in space exploration
  • 植物由来化合物からの医薬品開発
  • 地球規模の炭素循環と酸素循環の理解

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

  • genetically engineered crops with enhanced photosynthetic efficiency
  • artificial photosynthesis devices for producing hydrogen fuel from water and sunlight
  • bio-buildings with facades made of algae-filled panels that produce energy and clean air
  • self-sustaining closed-loop ecosystems for long-duration space missions
  • biosensors that use photosynthetic organisms to detect environmental toxins
  • development of novel 触媒 inspired by the water-splitting complex in photosystem ii
  • vertical farms optimized with specific light spectra to maximize photosynthetic output
  • carbon capture technologies that use engineered microbes to convert co2 into useful products
  • biodegradable plastics produced from photosynthetically-derived starches
  • ウェアラブル devices that monitor plant health by measuring chlorophyll fluorescence
関連キーワード:光合成、クロロフィル、光エネルギー、化学エネルギー、二酸化炭素、酸素、グルコース、植物、藻類、カルビン回路。

歴史的背景

光合成

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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