カルビン回路図ジェネレーター カルビン回路
必要なカルビン回路図を説明するだけで、AIが瞬時に作成します。生物学の授業・研究発表・教材作りに最適です。
カルビン回路図ジェネレーター
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カルビン回路図の例
カルビン回路の例を閲覧するか、上で独自の図を生成してください
完全ラベル付きカルビン回路
3段階すべてが明確にラベル付けされた包括的なカルビン回路図。固定・還元・RuBP再生を経る炭素の流れを示します。
3段階の簡略概要図
3段階を色分けで強調した、学生が理解しやすいカルビン回路の簡略概要図。
分子詳細図
高度な生物学・生化学授業向けに、主要中間体の分子構造を掲載した詳細カルビン回路図。
葉緑体コンテキスト内のカルビン回路
葉緑体ストロマの細胞コンテキスト内に配置されたカルビン回路。チラコイドの光依存性反応との連携を示します。
光反応とカルビン回路の比較
ATP・NADPH・その他の共有分子によって光反応とカルビン回路がどのように連携するかを示す比較図。
空欄クイズ版
教育評価と自己テスト目的の、空欄ラベル付きワークシートスタイルのカルビン回路図。
カルビン回路とは？
カルビン回路（Calvin-Benson-Basshamサイクル、CBBサイクルとも呼ばれ、光非依存性反応ともいわれます）は、葉緑体のストロマで行われる光合成の第二段階です。光依存性反応と異なり、カルビン回路は直接光を必要としませんが、光反応が産生するATPとNADPHに依存します。1950年代にMelvin Calvin・Andrew Benson・James Basshemによって発見されたこの代謝経路は、大気中の二酸化炭素（CO2）を有機分子（特にグリセルアルデヒド3-リン酸：G3P）に変換し、植物がブドウ糖などの炭水化物を合成するために利用します。3分子のCO2を固定し1分子のG3Pを正味産生するには、サイクルを3回繰り返す必要があります。
カルビン回路の3段階
- 第1段階 — 炭素固定：酵素RuBisCOがCO2を5炭素分子RuBPに結合させ、3炭素化合物3-PGAを2分子産生します
- 第2段階 — 還元：光反応由来のATPとNADPHが3-PGAを高エネルギーの3炭素糖G3P（グリセルアルデヒド3-リン酸）に変換します
- 第3段階 — RuBPの再生：ATPを使ってG3P分子を5炭素のRuBPに再構成し、CO2の固定を継続できるようにします
- CO2 3分子の固定ごとに、9ATPと6NADPHを消費して1分子のG3Pが正味産生されます
- 残り5分子のG3PはRuBP 3分子の再生にリサイクルされ、サイクルの継続を可能にします
- 2分子のG3P（CO2 3分子ずつの2サイクル分）が結合して1分子のブドウ糖が形成されます
カルビン回路の主要分子
いくつかの重要な分子がカルビン回路を駆動します。RuBisCO（リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ）は地球上で最も豊富な酵素であり、炭素固定の第一段階を触媒します。RuBP（リブロース-1,5-ビスリン酸）はサイクルごとに再生される5炭素のCO2受容体です。3-PGA（3-ホスホグリセリン酸）は炭素固定の最初の安定した3炭素産物です。G3P（グリセルアルデヒド3-リン酸）はブドウ糖・スクロース・デンプン・アミノ酸・脂肪酸の合成に使われる3炭素糖産物です。ATPはエネルギーを、NADPHは還元力を提供し、いずれもチラコイド膜の光依存性反応から供給されます。
光反応との関係
カルビン回路と光依存性反応は相互に連携したシステムを形成します。光反応はチラコイド膜で起こり、クロロフィルが光エネルギーを吸収して水を分解し、酸素を放出してATPとNADPHを産生します。これらのエネルギー担体がストロマに移動し、カルビン回路がそれらを使ってCO2を有機炭素に固定します。カルビン回路はADP・無機リン酸（Pi）・NADP+を光反応に戻してリサイクルします。「光非依存性」と呼ばれますが、カルビン回路は活発な光反応からATPとNADPHが継続的に供給されるため、通常は昼間に機能します。光がなければこれらのエネルギー担体が枯渇し、カルビン回路は停止します。
C3・C4・CAM光合成
標準的なカルビン回路経路はC3光合成と呼ばれます。最初の安定産物（3-PGA）が3炭素を持つためです。イネ・コムギ・ダイズなどほとんどの植物がこの経路を利用します。しかし高温・乾燥条件ではRuBisCOが誤ってCO2の代わりに酸素を固定（光呼吸）し、エネルギーを無駄にすることがあります。トウモロコシやサトウキビなどのC4植物は、CO2をRuBisCOに直接供給する炭素濃縮ステップを追加で進化させ、光呼吸を最小化しました。サボテンや多肉植物などCAM植物は夜間に気孔を開いてCO2を収集し有機酸として貯蔵し、昼間は気孔を閉じて水を節約しながらカルビン回路にCO2を放出します。3つの経路はすべて最終的にカルビン回路を使ってG3Pを産生します。
カルビン回路図の作り方
- 詳細レベルを選択 — 簡略概要・標準教科書・高度な生化学のいずれか
- コンテキストを決定 — スタンドアロンサイクル・葉緑体内・光反応との比較
- ラベルを付ける分子・酵素を指定（RuBisCO・RuBP・3-PGA・G3P・ATP・NADPH）
- 3段階（固定・還元・再生）の色分けを選択
- 炭素の移動を追うカーボンカウントのアノテーションを追加
- AIジェネレーターが正確で出版対応のカルビン回路図を即座に作成します
