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チラコイドでの反応

チラコイドでの反応

光合成において、チラコイドでは:

光エネルギーの吸収とクロロフィルの活性化

水の分解とNADPHの生成

ATPの合成

ということが行われます。


チラコイド膜には、光化学系Ⅰ(こうかがくけいいち;Photosystem I)と光化学系Ⅱ(こうかがくけいに;Photosystem II)というタンパク質複合体(複数のポリペプチド鎖が組み合わさったもの)があります。

光化学系Ⅰ・Ⅱ内では光合成色素が光エネルギーを吸収したあと、そのエネルギーが中心的な役割を果たす特別なクロロフィルに受け渡されます。このクロロフィルを反応中心クロロフィルといいます。光エネルギーを受け取った反応中心クロロフィルは活性化され、e-(電子)を放出します。

光化学系Ⅱの反応中心クロロフィルは、H2O(水)をH+、e-、O2に分解します。このe-は反応中心クロロフィルが受け取りもとの状態に戻ります。O2は細胞外に出されます。H+はチラコイド内にとどまります。

光化学系Ⅱが放出していたe-は、移動し(そのときシトクロムb6f複合体(Cytochrome b6f complex)という電子のタンパク質複合体を通ります)、光化学系Ⅰに受け渡されます。

光化学系Ⅰの反応中心クロロフィルは、このe-を受け取ってもとの状態に戻ります。

光化学系Ⅰの反応中心クロロフィルが放出していたe-は、H+およびNADP+(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸)と反応して、NADPHを生成します。このNADPHはストロマで起こる反応で利用されます。


上記した通り、水の分解によってH+がチラコイド膜にたまっています。また、e-が光化学系Ⅱから光化学系Ⅰに移動する過程で物質の酸化還元反応が起こってエネルギーが生まれているので、ストロマにあるH+がチラコイド内に能動輸送されます。

こうして、ストロマとチラコイド内で濃度勾配(濃度の違い)が生まれています。H+はチラコイド膜にATP合成酵素という酵素を通って、ストロマに移動します。

ATP合成酵素は、H+が通ると、ADPとリン酸からATPを合成します。ADPとリン酸からATPを合成する過程を光リン酸化(こうりんさんか;Photophosphorylation)といいます。

このATPは、ストロマで起こる反応に利用されます。
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