光合成と細胞呼吸の反応物は何ですか?

光合成の反応物 二酸化炭素と水です。つまり、光合成中に二酸化炭素と水が取り込まれてエネルギーが生成されます。 細胞呼吸の反応物 ブドウ糖 (糖) と酸素であり、これらは動物や人間に取り込まれてエネルギーを生成します.

植物と動物の両方に見られる細胞は、エネルギーを生成する必要があります。樹木は、太陽から生の太陽エネルギーを受け取り、それを炭水化物または使用可能な化学エネルギーに変換する光合成のプロセスを介してエネルギーを生成します.

一方、人間の体内の細胞を含む動物に見られる細胞は、ATP (使用可能なエネルギーの形態) を作る細胞呼吸のプロセスを実行します。

光合成と細胞呼吸の関係

どちらも細胞がエネルギーを生成するために使用するプロセスであるということ以外に、2 つのプロセスの間に何か関係はありますか?結局のところ、はい、あります。それが何であるかを知るために、細胞呼吸と光合成の両方で起こる化学式を見てみましょう.

光合成の方程式は次のとおりです:6CO₂ + 6H₂ O → C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂

光合成の反応物は次のとおりです:

• 二酸化炭素 (CO2)
• 水 (H2)

光合成の産物:

• エネルギー (C6H12O6)
• 酸素 (O2)

細胞呼吸の反応物質は次のとおりです:

• ブドウ糖（砂糖）
• 酸素 (O2)

細胞呼吸の産物:

• 二酸化炭素 (CO2)
• 水 (H2)
• ATP (エネルギー)

この方程式は、植物が CO2 (二酸化炭素) と水を摂取し、太陽エネルギーの助けを借りて、それをグルコースと酸素 (O2) に変えることを意味します。

細胞呼吸の方程式は次のとおりです:C₆ H₁₂ O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂ O

これは、細胞呼吸がグルコースと酸素を利用し、結果として二酸化炭素と水を放出することを意味します。本質的に、2 つの方程式は互いに正反対です。動物細胞は酸素と水素を結合して副産物として水を生成しますが、必要な ATP (エネルギー) を生成するために使用するグルコースは二酸化炭素に変換されます。植物はこの水と二酸化炭素の両方を使用して光合成を行い、副産物として酸素とブドウ糖を放出します。

光合成と呼吸の複雑で絡み合った関係は、「炭素循環」として知られているものの一部であり、炭素分子がリサイクルされ、生物圏全体で機能することを可能にします。炭素は動物の呼吸によって二酸化炭素の形で大気中に放出されますが、植物からの光合成によって二酸化炭素が吸収され、大気から排出されます。

炭素プロセスに関与する反応物を詳しく見てみましょう。

炭素プロセスの反応物

• C6H12O6 – この式は技術的には多くの異なる分子に適用できますが、分子内の個々の原子がどのように接続されているかに応じて、それらのほとんどはさまざまな種類の糖です。 C6H12O6 の最も有名な形成はグルコースとして知られており、デキストロースや血糖などの他の名前でも知られています。動物の細胞では、解糖として知られるプロセスによってグルコースがピルビン酸に変換され、ピルビン酸とともに 2 分子の ATP が生成されます。
• O2 – しばしば単に酸素と呼ばれる酸素分子は、かつて脊椎動物が呼吸していたものです。脊椎動物では、酸素が肺に運ばれ、赤血球によって拾われます。酸素を使用すると、グルコースをより効率的に ATP に変換できますが、ATP は嫌気性条件下で酸素がなくても生成できます。酸素は、大気全体のほぼ 21% を占めています。
• CO2 – 二酸化炭素は、細胞呼吸と発酵の両方でさまざまな微生物によって生成されます。二酸化炭素は、気孔と呼ばれる植物の葉の小さな穴から植物の細胞に入ることができます.二酸化炭素が植物の細胞内に入ると、細胞内の葉緑体はそれを使用して光合成を行い、炭水化物を作成します.二酸化炭素は大気中にあると温室効果ガスとなり、地球規模の気候変動に寄与します。
• H2O – 水は地球上のあらゆる場所に存在し、ほとんどの生物の細胞にも存在します。植物は、光合成のためのエネルギーを生産するために、二酸化炭素と太陽光に加えて水を必要とします。植物細胞は液胞と呼ばれる構造で水を保持します

光合成プロセス

光合成には、いくつかの異なるコンポーネントが必要です。光合成プロセスには、色素とプラスチドの使用が必要です。

光合成生物は、その細胞の細胞質に浮遊するプラスチドと呼ばれるオルガネラを持っています。色素体は、色素と、脂肪やデンプンなどの他の構造の両方を含むことができる複数の膜を持つオルガネラです。葉緑体は色素体の例です。動物細胞のミトコンドリアのように、ミトコンドリアには独自の遺伝子のコレクションがあり、植物では、太陽エネルギーを炭水化物に変換する役割を担っています.

色素は植物に色を与えるものですが、植物が太陽光を閉じ込めることもできます。顔料のさまざまな色は、さまざまな波長の光を閉じ込めることができます。色素には主に 3 つのグループがあり、これらのグループはカロテノイド、フィコビリン、クロロフィルです。

カロテノイドは通常、黄色、オレンジ色、または赤色に着色されています。これらの色は、緑/青の光を吸収する役割を果たします。カロテノイドの例として、オレンジ色のカルトンが考えられます。実際、それがニンジンが色を付ける方法です。フィコビリンは赤か青のいずれかで、青、赤、オレンジ以外の光の波長を吸収できます。フィコビリンを利用する生物の例には、紅藻およびシアノバクテリアが含まれる。最後に、クロロフィルは植物の色素の最も有名な例であり、緑色に着色されています.クロロフィルは青と赤の波長の光を吸収することができ、さらに 3 つの異なるクラスに細分することができます。クロロフィルはすべての光合成植物に見られ、赤外線スペクトルに存在する光をつかむことができるバクテリオクロロフィルと呼ばれる変種と一緒に存在します.バクテリオクロロフィルは、名前が示すように細菌にのみ見られます。

植物細胞と動物細胞の違い

植物細胞と動物細胞はどちらも、エネルギーの生産を集合的に担う特定の細胞構造を持っています。植物には葉緑体があり、動物細胞にはミトコンドリアとして知られる構造があり、グルコースと酸素を利用して二酸化炭素、水、エネルギー (および熱) を生成します。植物細胞にもミトコンドリアがありますが、動物細胞には葉緑体がありません。しかし、植物にあるミトコンドリアは、動物細胞にあるミトコンドリアとは少し異なる働きをします。動物細胞のミトコンドリアは、有酸素呼吸とエネルギー生産の両方に使用されますが、植物細胞のミトコンドリアは呼吸にのみ使用されます.

植物と動物の細胞は、複雑かつ微妙なバランスで存在しています。この 2 種類の生物は、もう一方の生物が放出する物質に依存しており、一方の生物が他方なしでは存在できませんでした。