同化のうち、二酸化炭素をもとに有機物を合成するはたらきを炭酸同化といいます。光合成ではクロロフィルやカロテノイドなどの光合成色素によって光エネルギーが吸収されます。葉緑体のチラコイド膜では光エネルギーが吸収され、ATPNADPHが合成されます。葉緑体のストロマでは二酸化炭素から有機物を合成する反応が行われ、この反応系をカルビンベンソン回路といいます。

光合成の全体の式

6CO₂＋12H₂O＋光エネルギー　→　C₆H₁₂O₆＋6H₂O＋6O₂

光合成色素

光合成色素は葉緑体のチラコイドに存在し、生物の種類によって色素の種類も異なっています。ただ、主色素はどれもクロロフィルaです。

色素を分離する方法として、クロマトグラフィーがあります。

吸光度

光合成色素にはさまざまなものがあるが、それぞれ吸収する光の波長が異なる。各光合成色素の光の吸収の割合をグラフにあらわしたものを吸収スペクトルといいます。また、光の波長と葉の光合成の効率の関係をあらわしたものを作用スペクトルといいます。

グラフの形がクロロフィルaに影響されていることから、クロロフィルaが多く含まれていることがわかります。

チラコイドで起こる反応

水の分解で生じた電子が電子伝達系に伝達されるときにATPを合成する過程を光リン酸化といいます。また、クロロフィルが活性化し、電子を放出する反応を光化学反応といいます。

ストロマで起こる反応

ストロマではリプロース二リン酸カルボキシラーゼ(ルビスコ)など多くの酵素群のはたらきで、チラコイドで合成されたATPやNADPHを利用して、二酸化炭素が還元されて糖が合成されます。この反応は回路反応であり、カルビンベンソン回路といいます。

体外から取り入れた窒素化合物をもとに有機窒素化合物を合成する働きを窒素同化といいます。

大気中の窒素をとりこんでアンモニウムイオンにする働きを窒素固定といいます。窒素同化と窒素固定の違いをおさえましょう。

動物は植物のように無機窒素化合物から有機窒素化合物を合成できず、食物として摂取したものをアミノ酸にまで分解してそこから新たな有機窒素化合物を合成します。また、自ら合成できず、直接食物として取り込むしかないアミノ酸を必須アミノ酸といいます。