2022.06.28 生物

高校生物を基礎からわかりやすく！化学合成・窒素同化・窒素固定について〜行う生物と一緒に覚えよう〜

光合成細菌が行う光合成

  1. 化学反応式
    6CO2 + 12H2S + 光エネルギー → C6H12O6 +12S + 6H2O


  2. 光合成色素…バクテリオクロロフィル


  3. これを行う生物…
    ・紅色硫黄細菌　・緑色硫黄細菌　・紅色非硫黄細菌
    ⇨光合成細菌という
    (「〜硫黄細菌」は温泉、火山に近いところに生息)

化学合成

化学合成
…無機物を酸化したときに発生する化学エネルギーを使って炭酸同化を行う。


これを行う生物…
・硝酸菌　・亜硝酸菌　→まとめて硝化菌
・硫黄細菌　・鉄細菌　・水素細菌
⇨化学合成細菌という

例

  1. 水素細菌
    [化学エネルギーを得るための反応]2H2 + O2 → 2H2O + 化学エネルギー
    [化学合成の反応]6CO2 + 12H2O + 化学エネルギー → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O


  2. 硝酸菌…硝酸をつくる菌
    2NO2– (亜硫酸イオン) + O2 → 2NO3– (硝酸イオン) + 化学エネルギー
    6CO2 + 12H2O + 化学エネルギー → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O


  3. 亜硝酸菌…亜硝酸をつくる菌
    2NH4+ (アンモニウムイオン) + 3O2 → 2NO2– (亜硝酸イオン) + +4H+ + 2H2O + 化学エネルギー
    6CO2 + 12H2O + 化学エネルギー → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

 

窒素同化

窒素同化…アミノ酸をつくること。

  1. 反応のようす(簡単に)
    有機酸 + NH4+ → 各種アミノ酸 → 有機窒素化合物


    図1 有機酸の構造

    図2 アミノ酸の構造



  2. 反応のようす(詳しく)

図3 窒素同化の反応のようす

 

窒素固定

窒素固定
…空気中の80%を占めるN2(窒素)を直接取り入れて、NH4+(アンモニウムイオン)に変える働き。


生物例. アゾトバクター、クロストリジウム→細菌
              根粒菌…マメ科植物の根に共生する
              ネンジュモ、アナべナ→シアノバクテリア
⇨窒素固定細菌
※マメ科植物は窒素同化を盛んに行い、NH4+を有機窒素化合物に変えるため、タンパク質が多い。

まとめ……の前に

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窒素同化・窒素固定のまとめ

図 4　窒素同化・窒素固定のまとめ

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