光合成と細胞呼吸の大きな違いは、光合成は二酸化炭素と水を使ってブドウ糖と酸素を生成し、細胞呼吸はブドウ糖と酸素を使ってエネルギーと二酸化炭素と水を生成することです。

光合成と細胞呼吸は、生体内でエネルギーを生産する2つの細胞内プロセスである。光合成は、太陽の光エネルギーを糖という化学エネルギーに変換し、副産物として酸素を放出する。一方、細胞呼吸は、細胞が食物分子と化学結合することによってエネルギーを得る生化学的プロセスである。光合成と細胞呼吸は、生命活動の重要なプロセスです。今回は、光合成と細胞呼吸の違いに焦点を当てます。

カタログ

1.概要と主な違い 2.光合成とは 3.細胞呼吸とは 4.光合成と細胞呼吸の類似点 5.横並び比較-光合成と細胞呼吸の表形式 6.まとめ

光合成は何ですか？

光合成は、光独立栄養生物によって行われるプロセスである。光独立栄養生物は、このプロセスによって自分自身の食料を生産する。植物、藻類、シアノバクテリアが光独立栄養生物の主な分類群である。光合成のプロセスは、光合成色素の存在下で、光と二酸化炭素と水からの光エネルギーを使って、ブドウ糖と酸素に変換するものである。酸素はすべての生物に不可欠な成分であり、光合成の副産物として大気中に放出される。光合成は、地球上の生命が存続するために非常に重要なプロセスです。光合成によって作られる酸素は、地球上のほとんどの生物の呼吸プロセスに不可欠なものです。光合成によって生成された炭水化物は、最も単純な形態の食物であり、生物はこれを処理してエネルギーを得ることができる。

光合成の最も一般的な形態を以下の式にまとめてみた。

二酸化炭素（6CO2）＋水（6H2O）-光エネルギー変換により- → ブドウ糖（C6H12O6）＋酸素（6O2）

光合成は、光に依存する過程（光反応）と光に依存しない過程（暗反応）の2つに大別される。光依存型光合成は実際に太陽光を当てないと反応しないが、暗反応は光反応の生成物だけで反応する。光反応は光子と水を必要とし、酸素を放出し、ATPとその水素分子を還元する還元剤であるNADPHを生成する。

暗反応性光合成はカルビンサイクルとも呼ばれ、二酸化炭素と新たに生成されたNADPHを使ってリン酸化グリセリドを生成し、この炭素3糖が後に結合して砂糖とデンプンを形成することができる。植物は、生産された糖やでんぷんを、果物や山芋などの形で将来利用できるように蓄えておく。他のほとんどの生物は、植物が光合成によって生産する炭水化物に依存しています。このように、光独立栄養生物は、生態系のほぼすべての食物連鎖において一次生産者となっている。

細胞呼吸は何ですか？

細胞呼吸は、細胞が高分子から化学エネルギーをATPの形でエネルギーに変換する生化学的プロセスである。細胞呼吸は、炭水化物、脂肪、たんぱく質を燃料としています。グルコースは、細胞呼吸に使われる最も一般的なエネルギー源である。すべての生物は呼吸を行っている。酸素がある場合の好気性呼吸と、酸素がない場合の嫌気性呼吸である。原核細胞は細胞質で細胞呼吸を行い、真核細胞は主に細胞内のミトコンドリアで細胞呼吸を行う。好気性呼吸では、グルコース1分子で36～38個のATP分子を生成できるが、嫌気性呼吸（解糖と発酵による）では、2個のATP分子しか生成できない。

細胞呼吸は、解糖、クレブスサイクル、電子輸送連鎖の3つの代謝プロセスに分けられる。解糖は細胞質で、クレブスサイクルはミトコンドリア基質で行われる。電子輸送連鎖はミトコンドリア内膜で行われる。酸素がなければ、解糖系代謝経路と発酵系代謝経路の両方で呼吸が行われる。

光合成と細胞呼吸の共通点

• 光合成と細胞呼吸は、生物にとって重要なプロセスです。
• さらに、この2つのプロセスは相互に依存し合っています。
• 両者は相性がいいのです。

光合成と細胞呼吸の違い

光合成は、太陽光とクロロフィルの存在下で、光エネルギーを炭水化物の化学エネルギーに変換するプロセスである。しかし、細胞呼吸は、有機化合物の化学エネルギーをATP（エネルギー通貨）に変換し、生体内で起こるあらゆる機能に使えるようにするプロセスである。これが、光合成と細胞呼吸の決定的な違いなんですね。さらに、光合成を行うのは光独立栄養生物のみで、すべての生物は細胞呼吸を行っている。したがって、これは光合成と細胞呼吸の違いでもある。

また、光合成と細胞呼吸のもう一つの違いは、光合成は二酸化炭素と水を使ってブドウ糖と酸素を作るが、細胞呼吸はブドウ糖と酸素を使って二酸化炭素と水とエネルギーを作るという点である。さらに、光合成は明反応と暗反応の2つのステップを経て行われる。これに対し、糖鎖の分解は3つのステップで行われる。さらに、光合成の現場は葉緑体であり、細胞呼吸の現場は細胞質およびミトコンドリアである。したがって、これも光合成と細胞呼吸の違いと考えることができます。

概要 - 光合成 vs. 細胞呼吸

つまり、光合成と細胞呼吸は、どちらも生物がエネルギーを得るために行う重要なプロセスなのです。しかし、光合成は太陽光を化学エネルギーの形で糖やデンプン分子に蓄え、細胞呼吸は糖やデンプンなどの有機化合物を分解してATP（エネルギー通貨）の形でエネルギーを生産している。動物は植物が作る果実を食べて細胞呼吸に使う有機化合物を得、空気中に放出される酸素も使って呼吸を行い、植物は動物が空気中に吐き出す二酸化炭素を利用して光合成を行う、この二つのプロセスは相互に依存している。どちらかが欠けても、もう一方が生き残る可能性は激減してしまうのです。そこで今回は、光合成と細胞呼吸の違いについてまとめてみた。

引用

1 "光合成細胞", Nature News, Nature Publishing Group, available here."細胞呼吸", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年2月22日, ここで入手できます。 2 "細胞呼吸", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年2月22日, ここで入手できます。