光合成は緑色植物の（葉緑体）で起こる反応。Ｈ２ＯとＣＯ２から光エネルギーを用いてグルコースに代表される糖などの（炭水化物）を合成する働き。
反応１：（クロロフィル）が光エネルギーによって活性化される。
反応２：Ｈ２Ｏが光分解されて、ＮＡＤＰＨ２とＯ２が生成される。
反応３：光リン酸化という過程で（ＡＴＰ）が生成される。
反応４：ＣＯ２の（固定）と（還元）が行われる。
反応１～３は葉緑体の（チラコイド）の部分で行われ、反応４は葉緑体の（ストロマ）の部分で行われる。
光合成の限定要因
光合成反応を制約する外部の環境要因。特に、光の強さ・ＣＯ２濃度・温度は最も強い影響を与える事が知られている。
限定要因説（ブラックマン）…光合成速度は、関係する環境要因の中で最も不足した要因によって限定される。
・光合成速度は光飽和点に達するまでは光の強さによって決まる。光飽和点より強い光では、光合成速度は温度またはＣＯ２濃度に比例する。
・温度が適温の場合ＣＯ２濃度が低い時は、光合成速度はＣＯ２濃度によって決まるが、ＣＯ２濃度が高くなった時は温度か光の強さが限定要因となる。（温度が最適温度になっており、光の強さが限定要因）
・ＣＯ２濃度が十分のとき、光が強いなら温度上昇に伴って光合成速度は大きくなるが、光が弱いと温度の影響をほとんど受けない。
（補償点）…光合成と呼吸の速度がつりあっているときの光の強さ。このとき、見かけの上でＯ２とＣＯ２の出入りは見られない。
（光飽和点）…それ以上強くしても光合成速度が変わらない光の強さ。
光合成研究の歴史
ヘルモントの実験…ヤナギに水だけ与えて５年間育てる。ヤナギは７４．５キロも成長したが、土は５６．７グラムしか減らなかった。このことから、植物の成長は土壌の養分だけを用いているのではないと分かった。
プリーストリーの実験…密閉した容器内にネズミと植物を一緒に置くとネズミはいつまでも生存する。しかしネズミだけ容器内に入れておくと呼吸ができなくなって死亡する。このことから、植物は動物の呼吸に必要な気体（Ｏ２）を放出していると分かった。
インゲンホウスの実験…密閉した容器に植物とネズミを一緒に入れておく。このようなセットを２つ設置し、一方は明所に、もう一方は暗所に置くと暗所に置いた方のネズミが死んでしまった。このことから、植物がＯ２を発生するには光が必要と分かった。
ソシュールの実験…空気中のＣＯ２減少量と植物体の炭素量増加が一致する事を見出した。このことから、植物体はＣＯ２とＨ２Ｏを原料としてつくられると推定された。
ザックスの実験…葉の中のデンプンの存在をヨウ素溶液によって確認した。葉の一部を覆って光が当たらなくすると当たった部分だけでデンプンが合成されていた。このことより、葉を光に当てると同化産物としてデンプンが作られる事が分かった。
エンゲルマンの実験…スライドガラスにアオミドロをのせ、水生の好気性細菌を含む水で封入してプレパラートを作る。このアオミドロに光を当てると光が当たった葉緑体部分に細菌が集まって来た。また、波長の異なる光を当てると、赤色光と青紫光の照射部分に細菌が集中した。このことより、光合成は葉緑体部分で行われ、光合成には赤色光ら青紫光がよく利用されていると分かった。酸素を好む細菌が葉緑体に光を当てた方に集まっていることから、葉緑体で光合成が行われＯ２が発生している事が分かる。
Ｃ４植物・ＣＡＭ植物の光合成
ＣＯ２を固定して最初にできる物質が炭素数３個の植物をＣ３植物というのに対して、炭素数が４個の有機物をつくるのがＣ４植物である。
Ｃ３植物では、気孔から取り入れたＣＯ２は直接カルビン・ベンソン回路に入る。それに対して、Ｃ４植物ではＣＯ２はＣ４－ジカルボン酸回路に入って濃縮されてカルビン・ベンソン回路に渡される。
ＣＡＭ植物もＣ４植物と同様にＣ４－ジカルボン酸回路を持っていて、濃縮したＣＯ２をカルビン・ベンソン回路に渡す。両者の違いは、Ｃ４植物では日中気孔を開いてＣＯ２をＣ４回路に取り入れるが（サトウキビ・トウモロコシ・ヒエなど熱帯亜熱帯に多く見られる草本性植物）、ＣＡＭ植物では夜間に気孔を開いてＣＯ２を取り入れ、日中には夜間に取り入れたＣＯ２を使ってデンプンを合成する。日中の乾燥が厳しい砂漠地帯の植物に多い（ベンケイソウ・パイナップル・サボテンなど）。
同化産物の行方
○同化デンプンと糖類
光合成の産物を同化産物という。同化産物はグルコースであるが、これが葉緑体中の（ストロマ）でデンプンに合成されるものと、グルコース・ショ糖といった段階で停止するものがある。
○デンプン葉と糖葉
光合成の結果、葉緑体中に同化デンプンを作る植物の葉をデンプン葉という。被子植物の双子葉類に属する植物がこれに当たる。一方同化デンプンは合成されず、糖のままで終わる植物の葉を糖葉という。被子植物の単子葉類の植物がこれに当たる。
○同化産物の移動と利用
同化デンプン…夜の間に同化デンプンはグルコースに分解されて、葉緑体の外の細胞質基質中でショ糖となり、師管を通って植物の各組織・器官に運ばれ呼吸基質となったり、一部は再び貯蔵デンプンとして蓄えられる。
糖類…そのまま師管を通って植物体の各組織・器官に運ばれて呼吸基質や他の物質をつくる材料となる。種子・鱗茎で貯蔵デンプンとなる。
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