主な違い – クロロフィル vs 葉緑体
クロロフィルと葉緑体は、どちらも真核生物の光合成に関与しています。
クロロフィルは真核生物と原核生物の両方に存在します。
しかし、葉緑体は真核生物の植物と藻類にしか存在しません。
クロロフィルと葉緑体の主な違いは、クロロフィルが光合成に関与する色素であるのに対し、葉緑体は光合成に関与する小器官であることです。
この記事では、以下のことを説明します。
- クロロフィルとは
– 定義、特徴、機能 - 葉緑体とは
– 定義、特徴、機能 - クロロフィルと葉緑体の違いは何ですか？
クロロフィルとは
クロロフィルは、光を吸収して酸素による光合成のエネルギーを供給する役割を担う緑色の色素です。
光合成を行う生物には、数種類のクロロフィルが存在します。
クロロフィルAはすべての植物、藻類、シアノバクテリアに含まれています。
クロロフィルBは、主に植物に含まれています。
また、クロロフィルC1、C2、D、Fは藻類やシアノバクテリアに含まれます。
クロロフィルによる光の吸収が最も強いのは、スペクトルの青色部分です。
クロロフィルAでは、スペクトルの中で最も効果的に吸収する波長は429nmと659nmで、それぞれ紫紺色と橙赤色を担っている。
一方、クロロフィルAは青緑色を反射し、ほとんどの陸上植物の緑色を担っている。
クロロフィルBでは、スペクトルの中で最も効果的に吸収する波長が455nmと642nmで、それぞれ紫色と赤色の発色を担っています。
クロロフィルBは黄緑色を映し出す。
クロロフィルAは光合成において最も重要な色素で、光合成の電子輸送系において一次電子供与体として機能する。
一方、アンテナ複合体に捕捉された光エネルギーを、葉緑体のチラコイド膜に存在する光化学系P680とP700に移し、特定のクロロフィルを存在させる。
陸上植物では、クロロフィルBのほとんどは光化学系P680の光捕捉アンテナに存在する。
クロロフィルBは光合成の二次色素として、光エネルギーを捕捉し、高エネルギー電子をクロロフィルAへ受け渡す役割を果たす。
4つの窒素原子がマグネシウムイオンを取り囲むクロリン環で構成されている。
また、クロリン環にはいくつかの側鎖と炭化水素の尾が付着している。
クロロフィルAではクロリン環のC-7位にメチル基が結合しているが、クロロフィルBではC-7位のメチル基はアルデヒド基に置き換えられている。
藻類に含まれるクロロフィルC1、C2は、二重のポルフィリン環で構成されている。
クロロフィルは、図1に示すように、Plagiomnium affineの葉緑体という構造体に濃縮されている。
図1：Plagiomnium affineの葉緑体上のクロロフィル。
クロロプラストとは
藻類や植物の細胞内に存在し、光合成に関わる小器官の一種です。
光合成の光エネルギーを取り込むためにクロロフィル色素を含んでおり、光合成の光反応を促進させる。
葉緑体は、光合成の明反応と暗反応の両方を行うための空間と必要な酵素を提供しています。
光合成では、太陽光を利用して、CO2とH2Oから有機分子のグルコースを生成する。
藻類の細胞は、1つの細胞に1つの葉緑体からなり、網状、カップ状、リボン状のらせん状をしている。
植物では、葉緑体はレンズ状の小器官です。
直径は3-10μmで、厚さは1-3μm程度です。
植物細胞は、1細胞あたり10～100個の葉緑体を処理する。
葉緑体には3つの膜が存在する。
外膜、内膜、チラコイド膜です。
外膜と内膜は、葉緑体内の環境を一定に保つために、分子を通過させる役割を担っています。
チラコイドは、光合成の色素であるクロロフィルを膜に封じ込めた膜状の袋です。
チラコイドはグラナ（grana）と呼ばれる袋状に並んでいます。
2つのグラナは間質チラコイドによって互いに連結されている。
葉緑体のマトリックスは、葉緑体ストロマと呼ばれる。
葉緑体DNA、70Sリボソーム、デンプン顆粒を含む。
光反応はチラコイド膜で、暗反応は葉緑体ストロマで起こる。
図2に葉緑体の構造を示す。
クロロフィルと葉緑体の違い
対応
クロロフィル クロロフィルは、光合成に関与する色素です。
葉緑体 光合成に関与する小器官。
機能
クロロフィル 光を捕捉し、高エネルギーの電子を光合成系に渡す。
葉緑体。
クロロフィルは葉緑体に組織化され、光合成の明暗反応のための空間を提供する。
タイプ
クロロフィル。
クロロフィルには数種類存在する。
主な種類はクロロフィルAとB。
葉緑体。
藻類と植物には、それぞれ2種類の葉緑体が存在する。
カラー
クロロフィル。
クロロフィルは、葉緑体に緑色を与える。
葉緑体。
葉緑体は、植物に緑色を与える。
プレゼンス
クロロフィル クロロフィルは、すべての植物、藻類、シアノバクテリアに含まれています。
葉緑体。
葉緑体：すべての植物、藻類に含まれる。
DNA
クロロフィル クロロフィルは色素です。
そのため、DNAを持たない。
葉緑体。
葉緑体はcpDNAと呼ばれる独自のオルガネラDNAで構成されている。
所在地
クロロフィル クロロフィルは、葉緑体のチラコイド膜に存在する。
葉緑体。
葉緑体は、主に植物の葉に存在する。
結論
クロロフィルと葉緑体は、植物や藻類の光合成の2つの要件です。
クロロフィルは原核生物、真核生物問わず、すべての光合成生物に存在する。
しかし、葉緑体は膜結合小器官であるため、真核生物である植物と藻類にしか存在しない。
シアノバクテリアは光合成を行う原核生物で、クロロフィルのみを含んでいます。
植物にはクロロフィル以外に、クロロフィルでは効率よく吸収できないスペクトルの光を吸収するカロテノイドが存在する。
クロロフィルは、葉緑体のチラコイド膜に存在する。
クロロフィルは葉緑体のチラコイド膜に存在し、青紫色や橙赤色の光をより効率的に取り込む。
反射色は緑色。
そのため、光合成を行う生物は緑色で見ることができる。
光合成の光反応は、クロロフィルが存在する葉緑体のチラコイド膜で起こります。
暗反応は、葉緑体の間質で起こります。
したがって、葉緑体は、細胞内で光合成が起こるための空間と条件を提供しているのです。
したがって、クロロフィルと葉緑体の主な違いは、真核生物における光合成の役割です。
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