光合成と化学合成の大きな違いは、光合成が太陽光のエネルギーを光独立栄養で炭水化物に変換するプロセスであるのに対し、化学合成は無機化合物やメタンなどの化学エネルギーを化学独立栄養で有機化合物に変換するプロセスであることだ。

光合成と化学合成は、生物が自分たちの食料を生産するための重要なプロセスです。光合成も化学合成も、生物を維持するために必要なものです。どちらも二酸化炭素を使用し、有機化合物を生成するプロセスであるが、今回取り上げたいくつかの特性は異なる。その名の通り、フォトは太陽光、ケモは化学を意味します。このように、太陽光は光合成のためのエネルギーとなり、無機化合物の化学エネルギーは化学合成のためのエネルギーとなる。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. 光合成とは 3. 化学合成とは 4. 光合成と化学合成の類似点 5. 横並び比較-光合成と化学合成の表形式 6. まとめ

光合成は何ですか？

光合成は、光独立栄養生物が二酸化炭素と水を原料として、クロロフィルの存在下で太陽エネルギーを炭水化物などの有機化合物の化学エネルギーに変換する代謝過程である。光合成には、大きく分けて「明反応」と「暗反応」の2つの過程があります。

光合成反応

光反応はベシクル状の膜で行われる。光反応では、色素分子が光エネルギーを吸収し、光化学系II反応の中心にあるP680クロロフィル分子に伝達する。P680はエネルギーを吸収すると、電子が高いエネルギーを獲得し、ブーストされる。この高エネルギー電子を一次電子受容体が受け取り、チトクロムなどのキャリアー分子を経て、最終的に光化学系Iに至る。この過程を光リン酸化といいます。

同時に、水の分子が光エネルギーによって酸素に分解される、水の光分解と呼ばれる過程もある。4つの水分子が分裂すると、2つの酸素分子と4つの陽子と4つの電子が発生する。光分解によって生成された電子は、PS IIで失われた電子の代わりとなる。最終的に、発生した酸素は大気中に放出される。

その後、PS Iがエネルギーを獲得すると、その電子も高いエネルギー準位に励起される。電子受容体は、この電子をNADP分子に受け渡す。そして、NADP分子はNADPH2分子に還元される。

図01：光合成

光合成暗反応

暗反応（カルビンサイクル）は、葉緑体の間質で起こる。リブロース二リン酸というc5系化合物から始まる。リブロース二リン酸は二酸化炭素を受け取り、2つのホスホグリセリン酸（PGA）分子に変換される。PGAは光合成過程の最初の安定した生成物で、最初の炭水化物である。このとき、***aの一部からグルコースやスクロースなどの複合糖質が生成され、残りのPGAはRuBPの生成に使われる。ここでも暗反応が周期的に起こる。

かがくごうせいは何ですか？

化学合成とは、化学的独立栄養生物である生物が、自分のための食物（炭水化物）を生産するプロセスである。光合成とは異なり、化学合成は太陽光を必要としない。そのため、主に深海の熱水噴出孔付近の暗い場所で発生する。

図02：化学合成の様子

このように、水素、硫化水素、メタンなどの無機化合物の化学エネルギーを、化学合成プロセスで糖質に変換するのです。この食糧生産には、主に硫黄酸化γ・ε-プロテオバクテリア、水生・メタン生成アーキア、好中球状鉄酸化細菌などの原核生物が利用されています。また、化学的に合成された結果の硫黄化合物も副産物として使用されます。

光合成とかがくごうせいの共通点

• 光合成と化学合成は、どちらも食物や炭水化物を生成する。
• エネルギーを有機物に変換するのです。
• その過程では、さまざまな反応が起こります。
• さらに、どちらのプロセスも二酸化炭素を使用します。
• さらに、この2つのプロセスは、地球上の生命の促進と維持に役立っています。

光合成とかがくごうせいの違い

光合成は、植物や藻類、シアノバクテリアが太陽光を利用して炭水化物を生産するプロセスです。一方、化学合成は、無機化合物のエネルギーを使って、バクテリアが炭水化物を生産するプロセスである。これが光合成と化学合成の大きな違いである。光合成を行うのが光独立栄養生物、化学合成を行うのが化学独立栄養生物です。さらに、光合成は太陽光があれば行われますが、化学合成は主に海底の熱水噴出孔付近の暗い環境で行われます。したがって、この点も光合成と化学合成の違いである。

また、光合成と化学合成のもう一つの違いは、光合成を行うにはクロロフィル色素が必要であるのに対し、化学合成にはクロロフィルが必要ないことである。また、光合成では副産物として酸素が発生するが、化学合成では副産物として硫黄化合物が発生する。

下のインフォグラフィックは、光合成と化学合成の違いを示しており、2つのプロセスの違いはより大きい。

概要 - 光合成 vs. かがくごうせい

生物がブドウ糖を生産する過程には、光合成と化学合成の2つがある。この2つのプロセスは、動物を含むすべての生き物の食料となるため、非常に重要なプロセスです。光合成と化学合成の大きな違いは、エネルギー源である。光合成は太陽光をエネルギー源とするのに対し、化学合成は水素、H2S、メタンなどの無機化合物をエネルギー源とする。光独立栄養生物は光合成によってグルコースを生産し、化学独立栄養生物は化学合成によってグルコースを生産する。また、光合成では酸素が、化学合成では硫黄化合物が副産物として発生する。このように、光合成と化学合成についてまとめてみました。

引用

1 Nature News, Nature Publishing Group.ここで入手可能 2. "化学合成"、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年11月10日。ここに掲載 2 「化学合成」、ウィキペディア、ウィキメディア財団、2018年11月10日。