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光依存性反応(光リン酸化)

1954
  • Daniel I. Arnon
Chloroplasts in a laboratory setting highlighting light-dependent reactions in plant physiology.

(画像はイメージです)

光合成の第一段階である光依存性反応は、葉緑体のチラコイド膜で起こります。光エネルギーはクロロフィルによって捕捉され、水が分解(光分解)され、酸素、プロトン([latex]H^+[/latex])、電子([latex]e^-[/latex])が放出されます。このエネルギーは、2つのエネルギー運搬分子、アデノシン三リン酸(ATP)とニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸(NADPH)の生成に利用され、これらが後続の反応のエネルギー源となります。 カルビン回路.

The light-dependent reactions are initiated when photons strike pigment molecules in Photosystem II (PSII). This excites electrons, which are then passed along an electron transport chain. To replace these electrons, PSII splits water molecules at the oxygen-evolving complex, a process called photolysis, which releases O2 as a byproduct. As electrons move down the transport chain to Photosystem I (PSI), their energy is used to pump protons from the stroma into the thylakoid lumen, creating a proton motive force.

PSIでは、電子は別の光子によって再びエネルギーを与えられ、NADP+をNADPHに還元するために使用されます。チラコイド膜を挟んで形成されたプロトン勾配は、ATPシンターゼと呼ばれる酵素を駆動し、プロトンがストロマに戻るにつれて、ADPと無機リン酸からATPを合成します。このプロセスは光リン酸化として知られています。場合によっては、PSIのみが関与する循環経路が発生し、ATPは生成されますがNADPHは生成されず、細胞のエネルギー需要のバランスを保つのに役立ちます。

UNESCO Nomenclature: 2417
植物生理学

タイプ

生化学的プロセス

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ヒューゴ・フォン・モールによる葉緑体の発見
  • クロロフィルの単離 by Pierre Joseph Pelletier と Joseph Bienaimé Caventou
  • ロバート・ヒルによる、単離された葉緑体が光と人工電子受容体の存在下で酸素を生成するという実証(ヒル反応)
  • 細胞の主要なエネルギー通貨としてのATPの発見

アプリケーション

  • 人工光合成の研究
  • 電子伝達系を標的とする除草剤の開発
  • 太陽エネルギー変換の理解
  • 藻類からのバイオ水素生産

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

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関連キーワード:光依存性反応、光リン酸化、チラコイド、クロロフィル、光化学系II、光化学系I、電子伝達系、ATP、NADPH、光分解。

歴史的背景

光依存性反応(光リン酸化)

1940
1950
1950
1954
1960
1967
1970
1930
1940
1950
1951
1958
1960
1970
1973

(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。)

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