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。






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?







 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?






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。





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