光合成とは、植物などが光のエネルギーを使い、デンプンなどの養分（有機物）を作ることです。植物などが行う「酸素発生型光合成」は、水を分解して酸素を発生し、二酸化炭素を有機物に固定します。一方、光合成細菌などが行う「非酸素発生型光合成」では、水でなく硫化水素（H2S）などを分解し、酸素ではなく硫黄（S）を作るものもあります。
 光合成（以下断りがない場合は酸素発生型の光合成をさします）の化学反応過程は、光のエネルギーを化学エネルギーに変換する「光化学系」と、光化学系で作られた化学エネルギーにより二酸化炭素を固定する「カルビン回路」（Calvin cycle）とにわけられます。光化学系やカルビン回路を構成するタンパク質（酵素）は、近年になって立体構造が解明され、その化学反応過程がより詳しく明らかになりつつあります。
 光合成は、原核生物であるシアノバクテリアによって最初にはじめられたと考えられます。シアノバクテリアが非光合成の真核生物に細胞内共生をすることで、植物やさまざまな藻類が「葉緑体」を獲得し、光合成の能力を持つようになりました。
 また、藻類や植物が大気中に酸素を放出したため、地球上の酸素濃度が上昇し、今度はその酸素を利用する動物などの生物も登場することとなりました。
 近年では、二酸化炭素削減に大きな役割を果たすと期待される「人工光合成」についての研究も進んでいます。
 
 2. 光合成の化学反応過程
 光化学系では光のエネルギーを利用して、水を分解して酸素を放出します。その際に作り出される「ATP」（アデノシン三リン酸）と「NADPH」（還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸）がカルビン回路へ受け渡され、二酸化炭素が固定され、養分（有機物）がカルビン回路で合成されます。
 歴史的には光化学系は「明反応」、カルビン回路は「暗反応」と呼ばれてきました。光化学系は光を必要とする反応、カルビン回路は光を必要としない反応と考えられていたからです。
 
 2-1. 光化学系
 光化学系の化学反応は、葉緑体の内部（シアノバクテリアの場合は細胞内部）にある膜構造「チラコイド膜」で行われます。チラコイド膜の外側が「ストロマ」、内側が「ルーメン」です。

カテゴリ: 生物学
質問: 光合成を最初にはじめた原核生物が非光合成の真核生物に細胞内共生をすることで、植物やさまざまな藻類はどうなりましたか？
回答: 光合成を最初にはじめた原核生物が非光合成の真核生物に細胞内共生をすることで、植物やさまざまな藻類は「葉緑体」を獲得し、光合成の能力を持つようになりました。