問1 緑色植物の細胞において光合成(photosynthesis)が行われる細胞小器官(organella)は何か? その細胞小器官の膜構造(内腔も含む)と基質部分をそれぞれ何というか? ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答 葉緑体(Chloroplast) 膜構造(内腔含む)ーチラコイド 基質ーストロマ(stroma) 問2 緑色植物型光合成の反応式を書け。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答 6CO2+12H2O+光エネルギー→ C6H12O6+6O2+6H2O 問3 光合成はチラコイド膜で起こる前半の反応と、ストロマで起こる後半の反応に分けられる。今日は前半の反応を扱う。光のエネルギーを受け取りながら、チラコイド膜を電子が移動する反応を何というか? 光エネルギーを受容する反応系が2つあるがそれぞれ何といい、どの順に電子が移動するか? ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答 電子伝達系(好気呼吸の第3段階と同じ名称である) 光化学系2(本当はローマ数字であるがメルマガでは文字化けするためこの表記にした)→光化学系1 解説 発見順序から1・2と命名したが、実際の反応系での並びは2・1であることがのちにわかった。 問4 この前半で分解される物質は何か?また生成されて後半の反応に送られる物質を2つ書け。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答 分解される物質 水(H2O) 生成される物質 ATP、NADPH+H+ 問4 図を思い浮かべながら(手元に紙と鉛筆がある人は書いてみてください)、チラコイド膜で起きる反応の流れを説明せよ。 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 光エネルギーを光化学系1の反応中心クロロフィルを受け取ると、電子が出される。光化学系1では水がH+とe−とO2に分解され、e-は電子を失った反応中心クロロフィルに渡される。 電子の動きを図では赤で示した。 電子はタンパク質複合体を経て光化学系2に渡され、そこでも光エネルギーを受け取るその電子は光化学系1の隣にある NADP+還元酵素によってH+とNADP+と結合し,NADPH+H+となる。 この電子伝達系の流れと同時にストロマにあったH+がチラコイド内腔に輸送され、 チラコイド内腔のH+濃度が高くなる(図では水素の動きを青で書いた)。H+が、高濃度となったチラコイド内腔からストロマに戻る際、ATP合成酵素によってATPが合成される。 問5 光合成の後半の反応、ストロマで起きる反応は回路になっている。回路の名称は? ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 答 カルビン・ベンソン回路 問6 カルビン・ベンソン回路に関する以下の記述で、1〜4に分子や酵素の名称(略号も可)、a・bの原子数を書け。 炭素原子(C)が(a)個の化合物(1)6分子に、6分子のCO2分子が取り込まれ、炭素原子(C)は(b)個の化合物(2)12分子となる。この時働く酵素は(3)である。炭素原子(C)は(b)個の化合物(2)はその炭素原子数(b)を維持したまま、 明反応からのATPのエネルギーや、NADPH+H+からの水素供給を受けながら、12分子の(4)になる。12分子の(4)は2分子と10分子に分かれ、2分子からはCが6個の有機物(グルコース相当)が合成され、 残り10分子の(4)は変化して、炭素原子(C)が(a)個の化合物(1)6分子に戻る。 ↓ ↓ ↓ ↓ 答 1リブロース二リン酸(Ribulose-1.5bisphospahe) 2ホスホグリセリン酸(PGA、phosphoglycerate) 3RuBisCO(ルビスコ)(酵素) 4グリセロアルデヒドリン酸 a5 b3 解説 Cの炭素の数の動きの確認 ・1→2 5×6+6=6×6(36) となる。C6分子が2つに分かれ C3原子(PGA)12分子となる。 6×6=12×3。 また ・4→1 グルセロアルデヒドリン酸(12C3)から2分子分が 糖(グルコースC6H12O6)になり 残った10C3が変化する。 12×3=10×3+6。 最後にこれがRuBP(6C5)となる。 10×3=6×5 |