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代謝~葉緑体の光合成

代謝と光合成について:限定要因
律側段階:光の強さ

反応 温度とCO2 生成物 葉緑体
明反応 使う
強さに影響
される
影響
されない
ATP
NADPH
同化
水素供与体
(還元剤)
ティラコイド
暗反応 使わない
強さに影響
されない
影響
される

明反応でできた

ATPとNADPH
を使い➡➡➡
酵素反応:
CO2➡Glc
ストロマ

NADPHニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸

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代謝~窒素固定と窒素同化~N化合物

生物界のN化合物

植物の場合 NH4+➡アミノ酸
アンモニウムイオンが必要
独立栄養
真菌の場合 20種類のアミノ酸を自力で合成できる。
人の場合 アミノ酸のうち8種類は合成出来ない。 従属栄養
する必要
がある
シアノバクテリア
イオウ細菌
化学合成細菌
光合成も出来る。
光合成も出来る。
化学合成
独立栄養
細菌

※窒素は化学反応性が乏しいので空気を吸って体に取り込めない。
N2➡NH3+H2O⇔NH4++OH-

窒素固定と窒素同化

窒素固定 大気中窒素
無機窒素化合物
アンモニア
アンモニウムイオン
に変化することを
という
窒素同化 アンモニア
アンモニウムイオン
NOx
有機物窒素化合物


窒素固定の出来る生物

根細菌 マメ科の植物の根に寄生する最近
アゾトバクター
藍藻 (シアノバクテリア)の一部
クロストリジウム 破傷風菌
嫌気性菌
(酸素があると死ぬ)
土の中にいる
怪我したら空気
にあてる
ボツリヌス菌
(筋肉をマヒさせる)
赤ちゃんに
はちみつ
をあげては
いけない。
ガス壊疽筋
(壊疽:えそ)


◎窒素同化

独立栄養細菌 補足
亜硝酸菌 アンモニウムイオン 亜硝酸イオンに酸化 放出されるエネルギーを利用
硝酸菌 亜硝酸イオン 硝酸イオンに酸化 放出されるエネルギーを利用
鉄細菌 Fe3+ + e- Fe2+
イオウ細菌
脱窒素細菌 硝酸イオンNO3- 窒素に還元N2 こうやって植物は根か
ら窒素を吸収できる。

 

動物の死骸などは土中で細菌などにアンモニア化されアンモニウムイオンに分解される。 アンモニウムイオンは亜硝酸菌により亜硝酸イオンに、 その後硝酸菌により硝酸イオンへと硝化作用を受け、植物に吸収される。
窒素固定土中

独立栄養細菌 窒素還元反応
植物の
細胞壁
硝酸イオン 亜硝酸イオン
に還元
植物の
葉緑体
亜硝酸イオン アンモニウムイオン
に還元
大気中の窒素
に比べてアンモ
ニウムイオンは
より還元された
形態


から吸収された硝酸イオンは硝酸還元でアンモニウムイオンへと変化し、 トランスアミラーゼのはたらきを受け有機酸と結合してアミノ酸になる。 このアミノ酸がさまざまに結合して生体を構成する物質となる。

 

代謝~同化と異化~C化合物

代謝~独立栄養生物と従属栄養生物

代謝(metabolism)
~独立栄養生物と従属栄養生物

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ヒトはグルコースを作れない。
では、どうすればいいのか??

反応 種類  生物の反応 生成物
独立
栄養
生物
同化:
⊿G>0
・植物
・原核生物の一部
・光合成細菌
・化学合成細菌
無機化合物のみを原料にして
有機化合物を合成できる。
光合成をしCO2から
グルコース(ブドウ糖)
を作る。
※グルコースはNがない
従属
栄養
生物
異化:
⊿G<0
・動物
・真菌
・原生生物
・原核の多く
酸素を使う反応:好気性
好気呼吸、酸素呼吸
酸素を使わない反応:嫌気性
嫌気呼吸、無気呼吸
 そのグルコースを食べる。
グルコースの異化反応が
動物の異化の中神経路

・光合成は動物では起こらない

代謝~同化と異化~C化合物

代謝(metabolism)
●→△に変化させる
エネルギー反応として代謝には⊿G>0,⊿G<0の両方ある。


●生物界で炭素と窒素をどう摂取するかが重要?

自然界CO2、N2
CO2+H2O⇔H2CO3炭酸⇔H+ + HCO3-
HCO3-:(炭酸水素イオン:重炭酸)

C化合物

水素のやり取り
同化
⊿G>0
単純➡複雑 合成+CにHを付加
(水素付加)
Cが還元
電子e-をH➡Cにあげる電気陰性度
C:2.5、H:2.1
還元剤
水素供与体
NADPH➡NADP 植物がグルコースを作る
6CO2+6H2O
Glc+6O2+C6H12O6
光エネルギーがいる(光合成)
⊿G>0 ATP必要
H供与体必要
NADPH必要
ヌクレオチド➡DNA
Glc➡グリコーゲン
異化
⊿G<0
複雑➡単純 分解+CからHを奪う
(脱水素)
Cが酸化
電子e-を奪う
電気陰性度
C:2.5、H:2.1
酸化剤
水素受容体
異化反応で放出される
エネルギーがATPの
駆動力である。
例ビタミンB群
(ニコチンアミド
アデニン
ジヌクレオチド:
NAD)
NAD➡NADH

Glc➡6CO2(呼吸)
⊿G<0の反応
アミノ酸➡・・・
脂肪酸➡・・・
異化の材料➡異化に利用可能
タンパク質➡アミノ酸
DNA、RNA➡ヌクレオチド※1
糖質➡単糖Glc
脂質➡脂肪酸
 ※1だけ
エネルギー源
にならない

 

代謝~同化と異化~N化合物