2022-04-18
電磁波共振によるエネルギー受信機能から観る光合成の機能
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光合成は太陽から送信された電磁波（光）の波動エネルギーを受信し電子エネルギーに変え、それをATP等の化学物質に蓄積し、生体内のエネルギー必要個所に移送して、有機化合物の合成を含む生命維持に使用するというシステム。
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その光合成は、大きく2段階に分かれる。まず、一段階目は光エネルギーを使って、水（H2O）を酸素（O2）と水素イオン（H+）と電子（e-）に分解する過程。第二段階は、水を電気分解したあと得られる電子を使って、生物素材である有機化合物を合成する過程。この電子はNADPという有機分子に渡り、電子を受け取ったNADPは有機物合成反応に使われる
また、電子伝達のエネルギーを利用して、水素イオン（H＋）が光合成膜（チラコイド膜）の外側から内側に移動し、光合成膜内側へ蓄積した水素イオンのエネルギーで今度は生体内のエネルギー授受に使われるATPが合成される。ATPも電子を受け取ったNADP（NADPH）と共に有機物合成反応に使われる。
1. 水分解で電気エネルギーへ変換
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水分解で電気エネルギーへ変換する機能を担うのは、葉緑体の中のチラコイドという平たい袋状の構造体の膜に埋め込まれた、水の電気分解専門の器官（光化学系IIというタンパク質複合体）である。
この周辺部には、アンテナタンパク質と呼ばれるクロロフィル（金属を中心に配置している）、カロテノイド、脂質などを結合したタンパク質超分子複合体があり、ある波長の光に共振して波動エネルギーを受信する。各種クロロフィルの共振波動が異なることからも、それらは構造の違いによる固有振動数をもっていると考えられる。
そして多くのアンテナタンパク質が受信した波動エネルギーは、その反応中心にあるスペシャルペアと呼ばれる分子に集約され、ここで水が分解され、利用しやすい電気エネルギーである水素イオンと電子ができる。スペシャルペアとは、2分子の板状のクロロフィルが、平行に向き合い，環の一部が重なり合っている構造をとっている。
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また，スペシャルペアは反応中心において波動エネルギーを電気エネルギーに変換する重要な役割を担っている。そして、それは形状からしてもコンデンサーに極めて近い構造で、これと周囲のタンパク質コイルにより、集まったエネルギーから有機分子の周りの構造水の固有振動数に合った波動を選択しているのでなないか？
また、水の電気分解専門の器官（光化学系II）には、水分子が入り込む「通路」と、その通路の先に水を分解する反応中心がある。この通路に水分子が入り込むと、光化学系II は、光のエネルギーを利用して、反応中心を含む自分自身の立体構造を変化させ、水を分解する。そして反応を終えたあとは、再びもとの立体構造に戻る。
つまり、反応中心にある、コンデンサーとしてのスペシャルペアが選択受信した水の固有振動数に合った波動エネルギーを、負の水の中の誘電率空間を利用して増幅し、水を電気分解しているのではないか？
2. 電気エネルギーで生物素材を合成
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光合成の2段階目は、光エネルギーを使って、水の電気分解専門の器官（光化学系IIというタンパク質複合体）により、水を電気分解したあと得られる電子を使って、生物素材である有機物合成を合成する。これを担うのが光化学系Iという有機合成を担うタンパ質複合体である。
光化学系IIで得られた電子は、別の特別な色素（フェオフィチン）を通してキノンへと電子を渡す。キノンに渡った電子は、別のキノンや電子の授受を行うタンパク質（チトクローム）と呼ばれるタンパク質など）を順々に移動し、光化学系Iに電子が到達する。
光化学系Iに渡った電子は、光化学系Iが吸収した光エネルギーを利用して鉄硫黄タンパク質に渡される。この電子はやがてNADPという有機分子に渡り、電子を受け取ったNADPは有機物合成反応に使われる。このように、光化学系IIと光化学系Iの間を電子が受け渡される過程は電子伝達系とも呼ばれる。
光化学系IIと光化学系Iの間で電子が受け渡される間に、電子伝達のエネルギーを利用して、水素イオン（H＋）が光合成膜（チラコイド膜）の外側から内側に移動する。光合成膜内側へ蓄積した水素イオンのエネルギーで今度はATPが合成される。ATPは、生物細胞内でエネルギーの受け渡しに利用される分子である。ATPも電子を受け取ったNADP（NADPH）と共に有機物合成反応に使われる。
このように、生物材料の合成は、受信した光の波動エネルギーからできる電子エネルギーにより、極めて効率的に有機物合成を行う。
これは、水の中の負の誘電率により、反応効率を上げているのではないか？ 何故ならば、負の誘電率の場は、エネルギーが高められる反エントロピーの場であり、通常のエントロピー場では起こりにくい化学反応も、ここでは実現可能だからである。
また、反応をする促進する物質としての酵素があるが、これも、酵素自体が分子周囲の構造水を負の誘電率に変える特性を持っているからなのかもしれない。
参考
・スペシャルペアクロロフィル[special pair chlorophyll]
