わさび様

みんなのひろば、植物「Q＆A」に質問をお寄せくださりありがとうございます。

サイクリック電子伝達の仕組みを研究されている、鹿内利治・京都大学教授から回答をいただきました。

【鹿内先生の回答】
　どうも、わさびさんの頭の中で、電子の動きが絡まっているようです。光化学系ⅡからNADP+への電子伝達（リニア電子伝達）とサイクリック（循環的）電子伝達を、独立の電子の流れと想像してみてください。京浜東北線（リニア電子伝達）と山手線（サイクリック電子伝達）みたいなものです。実際は、電子伝達系の一部を共有していて、また、電子に印がついているわけではないので、二つの経路は完全に独立ではありません（添付図参照）、光化学系Ⅱから入ってくる電子の速度と、NADP+の還元に使われて出ていく電子の速度が一緒なら（実際ほぼ一緒です）、電子伝達系のバランスが崩れることはなく、電子伝達はリニアに進みます。おそらく授業で習ったように、リニア電子伝達では、NADP+の還元と連動して、決まった数の水素イオンをチラコイドの内側（チラコイドルーメン）に取り込むことで、ATP合成のための水素イオン勾配をつくります。一方、サイクリック電子伝達は、タンパク質複合体（膜に埋め込まれたシトクロムb6f複合体）と光化学系Ⅰを経由して循環的に電子を移動するので、NADP+を還元することなく、水素イオン勾配のみをつくります。

　「細胞内の水素イオン濃度が上がってしまう」というのは、このことを考えていたのでしょうか？　細胞内をチラコイドルーメンに置き換えれば、正しいです。しかし、ルーメンに貯まった水素イオンはATP合成に消費され、サイクリック電子伝達はNADPHとATPの合成のバランスを調整する役割を担っています。C4植物では、C4光合成により多くのATPが必要なので、サイクリック電子伝達の活性が強くなります。
　チラコイドルーメンに水素イオンが貯まりすぎると電子伝達にブレーキがかけられ、過剰な電子伝達による傷害を回避します。この過程にサイクリック電子伝達が関与しています。話が複雑になるので、この話に興味があれば、また質問してください。