光化学系と光リン酸化

次の文は、葉緑体のチラコイド膜で起こる反応について述べたものである。

「光化学系 II では、光のエネルギーを受け取ったクロロフィルから電子が飛び出し、失われた電子は（ a ）が分解されることで補われる。このとき酸素が発生する。飛び出した電子は電子伝達系を通って光化学系 I に渡され、最終的に $\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$ に渡されて NADPH ができる。電子が伝達される間に、${\mathrm{H}}^{+}$ がチラコイドの（ b ）に運ばれて蓄積する。蓄積した ${\mathrm{H}}^{+}$ が ATP 合成酵素を通って移動するときに、ATP がつくられる。」

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

葉緑体で行われる光合成の反応について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　チラコイド膜にある光化学系Ⅰで水が分解され、酸素が発生する。
• イ　光化学系Ⅱから光化学系Ⅰへ電子が伝達される過程で、${\mathrm{H}}^{+}$ がチラコイドの内腔からストロマへ輸送される。
• ウ　チラコイド膜にある ATP 合成酵素は、${\mathrm{H}}^{+}$ がストロマからチラコイドの内腔へ流れ込むときに ATP を合成する。
• エ　カルビン回路はストロマで進行し、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ はルビスコのはたらきで RuBP と結合して PGA が生じ、PGA は ATP と NADPH を用いて還元される。
• オ　光化学系Ⅰから放出された電子は、最終的に酸素に渡されて水が生じる。

ホウレンソウの葉をすりつぶして葉緑体を取り出し、葉緑体を壊したあと遠心分離して、チラコイド膜を含む画分 T と、ストロマの成分を含む画分 S に分けた。これらを使って、次の実験 1〜3 を行った。なお、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が有機物に取り込まれたかどうかは、放射性同位体 ${}^{14}\mathrm{C}$ を含む $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与えて調べた。

実験 1　画分 T に、$\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$、ADP、リン酸を加えて光を当てたところ、${\mathrm{O}}_2$ が発生し、NADPH と ATP が生じた。

実験 2　画分 S に $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与え、暗所に置いたところ、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は有機物に取り込まれなかった。

実験 3　実験 1 で光を当てたあとの液から画分 T を取り除き、残った液を画分 S に加えた。これに $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与え、暗所に置いたところ、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が有機物に取り込まれた。

実験 1〜3 の結果と光合成のしくみについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　実験 1 で発生した ${\mathrm{O}}_2$ は、光化学系 I で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が分解されて生じたものである。
• イ　実験 1 で ATP が生じたのは、${\mathrm{H}}^{+}$ がストロマ側からチラコイドの内側へ ATP 合成酵素を通って移動したためである。
• ウ　実験 3 では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は RuBP と結合して 2 分子の PGA になる反応で取り込まれ、この反応を触媒する酵素は画分 S に含まれている。
• エ　実験 1 で生じた NADPH は、光化学系 II から放出された電子が、光化学系 I を経ずに直接 $\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$ に渡されて生じたものである。
• オ　実験 3 で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が取り込まれたのは、画分 S にも光化学系 I と光化学系 II が含まれており、暗所でも反応が進んだためである。