光合成とは何か
光合成は、植物などの生物が光エネルギーを化学エネルギーに変換し、細胞呼吸を経て、生物の活動エネルギーとして放出するプロセスです。この化学エネルギーの一部は、二酸化炭素と水から合成される糖やデンプンなどの炭水化物分子に蓄えられます。このため、ギリシャ語のphōs (φ_1FF6ς) 「光」とsynthesis (σύνθεσις) 「まとめる」から光合成と呼ばれています[1] [2] [3] ほとんどの植物、藻類、ラン藻類は光合成を行っており、こうした生物は光自動摂取生物と呼ばれています。光合成は、地球の大気中の酸素を生産・維持し、地球上の生命に必要なエネルギーの大部分を供給している。
光合成の仕組みは生物種によって異なりますが、光から得たエネルギーを、緑色のクロロフィル（およびその他の色）色素／発色団を含む反応中心と呼ばれるタンパク質が吸収するところから、常にプロセスが始まります。このタンパク質は、植物では葉の細胞に多く存在する葉緑体という小器官の中に保持されており、細菌では細胞膜に埋め込まれている。光に依存するこの反応では、何らかのエネルギーを使って水などの物質から電子を奪い、酸素ガスを発生させます。水の分解によって解放された水素は、さらに2つの化合物の生成に使われます。この化合物は、エネルギーを短期的に貯蔵し、他の反応を促進する役割を果たします。この化合物は、細胞の「エネルギー通貨」である還元型ニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチドリン酸（NADPH）とアデノシン三リン酸（ATP）です。

植物、藻類、シアノバクテリアでは、糖はカルビンサイクルと呼ばれる光に依存しない一連の反応によって合成される。カルビンサイクルでは、大気中の二酸化炭素が、リブロース二リン酸（RuBP）などのすでに存在する有機炭素化合物に取り込まれる[5]。光に依存する反応によって生成されたATPとNADPHを用いて、得られた化合物を還元除去し、グルコースなどのさらなる炭水化物になる。他の細菌では、逆クレブスサイクルなどの異なるメカニズムが同じ目的を達成するために使用されます。