光合成の基礎と多様な生物学的メカニズム

光合成（こうごうせい、英語: photosynthesis）とは、光エネルギーを化学エネルギーに変換し、生体に必要な有機物質を合成する一連の反応過程を指す。一般には植物や藻類、シアノバクテリアなどが知られているが、その機構や利用する色素、電子供与体によって多様な形態が存在する。

光合成の分類と生化学的メカニズム

光合成は、反応の過程で酸素分子を発生するか否かによって、酸素発生型（oxygenic）と酸素非発生型（anoxygenic）の大別ができる。現在の地球上で最も広く見られるのは、植物や藻類、シアノバクテリアが行う酸素発生型光合成である。

酸素発生型光合成では、光化学系I（PS I）と光化学系II（PS II）という2つの光化学系が連結して機能する。これに対し、嫌気性環境に生息する多くの光合成細菌が行う酸素非発生型光合成では、いずれか一方の光化学系のみを利用し、硫化水素などを電子供与体として利用する。

光合成色素による分類

使用される光合成色素の違いによって、クロロフィル型とレティナル型に大別される。クロロフィル型は広く炭素固定に結びついているのに対し、レティナル型はロドプシンと呼ばれるタンパク質に内包され、主にプロトンポンプや光受容体として機能する例が知られている。

地球環境への影響と歴史

酸素発生型光合成の出現と普及は、地球上に高濃度の酸素分子を蓄積させ、現在の地球環境や大気組成を形成する上で決定的な役割を果たした。学術用語としての「光合成」は、1893年にアメリカの植物学者チャールズ・バーネスによって初めて提唱された。