葉緑体とは？— 光合成の仕組みをやさしく解説共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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岡田康介

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葉緑体とは？

葉緑体は植物の細胞の中にある、緑色の小さな細胞小器官です。光合成という重要な働きを担い、太陽の光エネルギーを使って糖を作り出します。葉緑体が緑色に見える理由は、色素の葉緑素が緑色の波長を多く吸収せず、反射して緑色を見せるからです。葉緑体は植物だけでなく、藻類にも存在します。

葉緑体の構造

葉緑体の外側には二重膜があります。その内部にはストロマと呼ばれる液体、そして薄い膜が重なるチラコイドの層が現れます。チラコイド膜の中には葉緑素を含む色素複合体があり、これが光を吸収してエネルギーを取り出す場所です。チラコイドが重なってできるのがグラナです。グラナの膜には電子伝達系が並んでおり、光を受け取ると化学エネルギーに変換する準備が整います。

光合成の流れ

葉緑体の働きには大きく分けて2つの段階があります。まず光反応です。ここでは太陽光を使って水を分解し、酸素を放出します。そしてNADPHとATPというエネルギー分子を作ります。次にカルビン回路（暗反応）です。ここではCO2を使って、ATPとNADPHの力で糖を作り出します。最終的にできた糖はデンプンとして葉に蓄えられ、成長や生殖活動のエネルギー源になります。

葉緑体の働きを簡単に言えば、太陽光を使って水とCO2から糖を作る機械です。糖は植物だけでなく、地球上の生態系にも大きな影響を与えます。人間を含む多くの生き物はこの糖を食べ物として取り込み、さまざまな生理機能を支えています。

葉緑体の分布と役割

主に光を受けやすい葉の細胞に多く存在しますが、若い茎や花、果実にも見られます。葉緑体は色素の働きによって光を捕らえ、光エネルギーを化学エネルギーへと変換します。植物はこの糖を使って成長しますが、余剰の糖はデンプンとして根や茎、葉の細胞に蓄えられます。

葉緑体とミトコンドリアの違い

以下の表で、植物細胞のエネルギーを担う2つの細胞小器官の違いを比べてみましょう。

able>点葉緑体ミトコンドリア主な役割光合成による糖の生産細胞呼吸によるエネルギー生産色素・色葉緑素（緑色）色素は多様だが通常は透明～赤褐色エネルギー源光エネルギー糖分子の化学エネルギー

まとめ

葉緑体は植物が太陽の光を利用して自分でエネルギーを作る小さな工場です。光反応と暗反応を通じて、CO2と水から糖を作り出します。糖は植物の成長に欠かせず、地球上の食物連鎖にも深く関係しています。

起源の話として、葉緑体は古代の細菌が植物細胞に取り込まれた内共生の考え方で説明されることが多いです。現在の葉緑体は独自のDNAを持ち、分裂して増えます。

葉緑体の関連サジェスト解説

葉緑体とは簡単に: 葉緑体は植物の細胞の中にある緑色の小さな器官で、植物が光を使って食べ物を作る“工場”の役割を担っています。葉緑体の主な仕事は光合成と呼ばれる過程で、光をエネルギーに変えてCO2と水から糖（グルコース）を作り、同時に酸素を放出します。葉緑体は二重膜で包まれており、内部にはチラコイド膜という薄い皿のような層が積み重なってグラナという小さな組み合わせを作っています。チラコイドの膜には光を吸収する色素、特にクロロフィル（葉緑素）がたくさんあり、光が当たると水の分解とATP・NADPHのエネルギーが作られます。これが光反応と呼ばれる部分です。光反応で作られたATPとNADPHを使って、葉緑体の外側にある基質であるストロマと呼ばれる液体の部分で、カルビン回路という別の過程を進めます。ここでCO2を取り込み、糖に変換します。最終的にできた糖は植物の成長や活動のエネルギー源となり、葉だけでなく体のいろいろな部分に送られます。葉緑体は緑色の色素であるクロロフィルを含むため緑色に見え、日光を受ける葉っぱの中でたくさん見られます。さらに葉緑体は自分自身のDNAとタンパク質製造の機能を持つ特別な器官でもあります。細胞の核とは別にいくつかのタンパク質を作ることができ、進化の過程で細胞と共生して現在の葉緑体が形成されたと考えられています（共生説）。日常的には、私たちが呼吸で吸う酸素の多くは葉緑体が光合成をすることで作られたものです。植物は太陽の光を使ってエネルギーを作り出し、私たちの食べ物のもととなる糖も作っています。葉緑体のしくみを知ると、なぜ植物が生き物の“酸素”を生み出せるのか、その不思議と重要性が身近に感じられるでしょう。
ストロマとは葉緑体: ストロマとは何かを知ると、葉緑体のしくみがぐっと見えてきます。ストロマは葉緑体の内部を満たす透明な液体のことです。葉緑体は植物の光合成をつくる工場のような組織で、その中には膜で囲まれた小さな部屋、つまりチラコイド膜を持つ構造がたくさん入っています。ストロマはこの部屋を包む液体で、ここにはカルビン回路と呼ばれる反応を進める酵素が集まっています。カルビン回路は日光の光が直接使われる反応ではありませんが、光反応で作られたATPとNADPHを使ってCO2を有機物へ変える作業を行います。光反応はチラコイド膜で行われ、ストロマで暗反応が進み糖が作られます。ストロマにはRuBisCOという酵素もあり、CO2とリブロース-1,5-ビスリン酸を結合させて糖の素になる物質を作る手伝いをします。さらにストロマの中には葉緑体DNAとリボソームがあり、葉緑体自身のタンパク質を作ることができます。デンプンはデンプン粒としてストロマの中に蓄えられることもあり、糖の出荷を待っています。葉緑体はチラコイド膜とストロマの二つの空間を持つ構造で、光を使ってエネルギーを作り出し、そのエネルギーでCO2を糖に変える大切な役割を果たしています。中学生のみなさんには、ストロマを“葉緑体の液体の中身”と覚えると、光合成のしくみがかなり分かりやすくなるはずです。