酸素系と無酸素光合成の違い

光合成は、緑色植物、藻類、シアノバクテリアが太陽光から得たエネルギーを使って、水と二酸化炭素から炭水化物（グルコース）を合成する過程である。光合成の結果、気体の酸素が環境中に放出される。これは、地球上の生命が存在するために非常に重要なプロセスです。光合成は、酸素の発生量によって、好気性光合成と嫌気性光合成に大別される。好気性光合成と嫌気性光合成の大きな違いは、好気性光合成では二酸化炭素と水を糖に合成する際に酸素分子が発生するが、嫌気性光合成では酸素が発生しないことである。

目次1. 概要と主な違い2. 好気性光合成とは3. 嫌気性光合成とは4. 横並び比較-好気性光合成と嫌気性光合成5. まとめ

酸素系光合成は何ですか？

太陽光のエネルギーは、光合成によって化学エネルギーに変換されます。その光を光合成生物が持つ緑色**の色素「クロロフィル」が取り込みます。吸収されたエネルギーを使って、光化学系のクロロフィル反応中心が励起され、高いエネルギーを含む電子を放出する。この高エネルギー電子は、複数の電子キャリアを流れ、水と二酸化炭素をブドウ糖と酸素分子に変換する。励起された電子は非環状鎖を移動し、NADPHで終止符を打つ。酸素分子を生成するため、この過程は好気性光合成と呼ばれ、非環状光合成リン酸化とも呼ばれる。

好気性光合成には、PS IとPS IIという2つの光化学系があります。この2つの光合成系**には、P700とP680という2つの反応中心があり、光を吸収すると反応中心P680が励起され、高エネルギーの電子が放出される。この電子は複数の電子キャリアを伝わってエネルギーを放出し、そのエネルギーがP700に運ばれて励起され、その結果高エネルギー電子が放出される。これらの電子は再び複数の担体を経て、最終的に末端の電子受容体NADP+に到達し、還元型NADPHとなる。水分子はPS II付近で加水分解され、電子を供給するとともに分子状酸素を放出する。電子輸送系では、プロトン起電力を発生させ、それを利用してADPからATPを合成している。

好気性光合成は、地球の原始的な酸素のない大気を酸素の豊富な大気に変える重要なプロセスである。

図01：好気性光合成の様子

無酸素光合成は何ですか？

嫌気性光合成とは、光エネルギーを化学エネルギーに変換する際に、副産物として酸素分子を発生させないことである。このプロセスは、紫色細菌、緑色硫黄細菌と非硫黄細菌、ヘリオバクテリア、酸性細菌など、いくつかの細菌群で見られるものである。酸素の生成がない場合、これらの細菌群によってATPが生成される。嫌気性光合成では、水は最初の電子供与体ではない。そのため、この工程では酸素が発生しない。嫌気性光合成には、光化学系のみが関与している。そのため、電子は環状に運ばれ、同じ光化学系に戻される。このため、嫌気性光合成は環状光合成リン酸化とも呼ばれる。

嫌気性光合成は、好気性光合成に使われるクロロフィルではなく、バクテリアのクロロフィルに依存している。紫色細菌は光化学系IのP870反応中心を持ち、フロレチンなどさまざまな電子受容体が関与している。

図02：嫌気性光合成

酸素系と無酸素光合成の違い

概要 - 酸素系 vs. 無酸素光合成

光合成は、光合成を行う生物が光エネルギーを化学エネルギーに変換する過程である。好気性光合成と嫌気性光合成の2つの方法で行われることがあります。好気性光合成は、大気中に酸素分子を放出する光合成で、緑色植物や緑藻類、クロロフィルを含むシアノバクテリアに見られるものである。嫌気性光合成は、分子状酸素を発生させない光合成プロセスで、バクテリアのクロロフィルを含む特定のグループのバクテリアが利用するものである。したがって、好気性光合成と嫌気性光合成の違いは、主に酸素の生成量に依存する。

参考文献：1. "バクテリアの好気性光合成と嫌気性光合成".生物学ディスカッション.n, p. 16 Sept. 2016.Web. 2017年5月13日< www.oxygenic-photographics&iscygenic&com; http://oxygenic-photographics&iscygenic-2。「酸素を作る（あるいは作らない）：好気性光合成と嫌気性光合成」です。"Dummy. n, p., n.d. Web. 13 May 2017.< http://www.dummies.com/education/science/biology/generating 酸素的な光合成と無酸素的な光合成の有無;。