光合成生物
光栄養生物（古代ギリシャ語のφῶς、φωτός ( phôs、 phōtós ) 「光」、τροφή ( trophḗ ) 「栄養」に由来）は、光子捕捉によってエネルギーを獲得する生物である。光栄養生物は光エネルギーを使用して、さまざまな細胞代謝プロセスを実行する。光栄養生物は必ず光合成を行うという誤解がよくある。すべてではないが多くの光栄養生物が光合成を行う。つまり、二酸化炭素を生体分子に同化変換し、構造的に（セルロースや膜脂質など）、機能的に（ビタミン、ヌクレオチド、アミノ酸など）、または後の異化プロセスの供給源として（デンプン、糖、脂肪など）利用する。すべての光合成生物は、電子伝達系または直接プロトンポンプを用いて電気化学的勾配を形成し、ATP合成酵素によってアデノシン三リン酸（ATP）が細胞に供給される。光合成生物は独立栄養生物または従属栄養生物のいずれかである。電子および水素供与体が無機化合物（例えばNa 2S2お3紅色硫黄細菌やH2S（一部の緑色硫黄細菌に見られるように）は岩石栄養生物とも呼ばれ、そのため一部の光合成独立栄養生物は光石栄養生物とも呼ばれます。光合成生物の例としては、ロドバクター・カプスラタス、クロマティウム、クロロビウムなどが挙げられます。
歴史
もともと別の意味で使用されていたこの用語は、Lwoffと協力者（1946）によって現在の定義になりました。[ 1 ] [ 2 ]
光合成独立栄養生物
最もよく知られている光栄養生物は光独立栄養生物です。これは、光をエネルギー源として、炭素固定と呼ばれるプロセスによって無機物（例えば二酸化炭素）から自ら栄養を合成することを意味します。緑色植物とほとんどの光合成細菌は光独立栄養生物です。光独立栄養生物は、時に完全植物と呼ばれることもあります。[ 3 ]
酸素発生型光合成生物は光合成系 IIを使用して光エネルギーを捕捉し、水 (H 2 O) を酸化して、光分解と呼ばれるプロセスでそれを分子状酸素 (O 2 ) と 4 つの陽子 (H + ) に分解します。
生態学
生態学的な観点から見ると、光合成独立栄養生物はしばしば近隣の従属栄養生物の食料源となります。陸上環境では植物が優勢ですが、水生環境では藻類（例：ケルプ）、その他の原生生物（例：ミドリムシ） 、植物プランクトン、細菌（例：シアノバクテリア）など、様々な光合成生物が含まれます。
シアノバクテリアは酸素発生型光合成を行う原核生物であり、淡水、海、土壌、地衣類など、様々な環境に生息しています。シアノバクテリアは植物に似た光合成を行います。これは、植物の光合成を行う細胞小器官が共生するシアノバクテリアに由来しているためです。[ 4 ] [ 5 ]この細菌は、 CO2還元反応を行うために、水を電子源として利用することができます。
光石独立栄養生物は、光エネルギー、無機電子供与体（例：H 2 O、H 2、H 2 S）、およびCO 2 を炭素源として使用する独立栄養生物です。
光従属栄養生物
光従属栄養生物とは対照的に、光従属栄養生物はエネルギー源を光のみに依存し、生体分子の合成には有機化合物の消費のみに依存する生物である。光従属栄養生物は光リン酸化によってATPを産生するが、構造体やその他の生体分子の構築には環境から得られる有機化合物を利用する。[ 6 ]
光捕捉分子による分類
ほとんどの光合成生物は、クロロフィルまたは関連のあるバクテリオクロロフィルを用いて光を捕らえるため、クロロフォトトロフ（クロロ光合成生物）と呼ばれます。しかし、レチナールを利用するものもあり、レチナーロフォトトロフと呼ばれます。[ 7 ]
フローチャート
エネルギー源 炭素源 | 化学エネルギーから（化学栄養生物） | 光エネルギーから（光合成生物） |
|---|---|---|
| CO2から（独立栄養生物） | 化学合成独立栄養生物 | 光合成独立栄養生物 |
| 有機物から（従属栄養生物） | 化学従属栄養生物 | 光従属栄養生物 |
参照
参考文献
- ^ Lwoff, A., CB van Niel, PJ Ryan, EL Tatum (1946). 微生物の栄養型の命名法. Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology (第5版), 第XI巻, The Biological Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, pp. 302–303, [1] .
- ^シュナイダー、С. K. 1917. Illustriertes Handwörterbuch der Botanik。 2. 8月、herausgeg。フォン・K・リンズバウアー。ライプツィヒ: エンゲルマン、 [2]。
- ^ハイン、ロバート (2005). 『The Facts on File 生物学辞典』 Infobase Publishing. p. 175. ISBN 978-0-8160-5648-4。
- ^ Hill, Malcolm S. (2014年7月17日). 「光合成細菌と従属栄養細菌の共生における生産可能性フロンティア：固定炭素プールの配分におけるトレードオフ、そしてこれらの選択肢が細胞内生息地の獲得を理解する上で提示する課題」 . Frontiers in Microbiology . 5 : 357. doi : 10.3389/fmicb.2014.00357 . ISSN 1664-302X . PMC 4101577. PMID 25101064 .
- ^アルバーツ, ブルース; ジョンソン, アレクサンダー; ルイス, ジュリアン; モーガン, デイビッド; ラフ, マーティン; ロバーツ, キース; ウォルター, ピーター (2015). 「エネルギー変換：ミトコンドリアと葉緑体」.細胞の分子生物学（第6版）. ニューヨーク, NY: ガーランド・サイエンス, テイラー・アンド・フランシス・グループ. ISBN 978-0-8153-4432-2。
- ^キャンベル, ニール・A.; リース, ジェーン・B.; ウリー, リサ・A.; ケイン, マイケル・L.; ワッサーマン, スティーブン・A.; ミノルスキー, ピーター・V.; ジャクソン, ロバート・B. (2008).生物学（第8版）. ピアソン・ベンジャミン・カミングス. p. 564. ISBN 978-0-8053-6844-4。
- ^ Gómez-Consarnau, Laura; Raven, John A.; Levine, Naomi M.; Cutter, Lynda S.; Wang, Deli; Seegers, Brian; Arístegui, Javier; Fuhrman, Jed A.; Gasol, Josep M.; Sañudo-Wilhelmy, Sergio A. (2019年8月). 「微生物ロドプシンは海で捕捉される太陽エネルギーの主要な貢献者である」 . Science Advances . 5 (8) eaaw8855. Bibcode : 2019SciA....5.8855G . doi : 10.1126/sciadv.aaw8855 . ISSN 2375-2548 . PMC 6685716. PMID 31457093 .
