Let's talk about one of the most important biological processes.

最も重要な生物学的プロセスの一つについて話しましょう。

Frankly, if this process didn't occur, we probably wouldn't have life on Earth, and I wouldn't

正直なところ、このプロセスがなければ、地球に生命は存在せず、私も

be making this video for you, because there would be no place for me to actually get food.

このビデオを作ることはできないでしょう。なぜなら、食べ物を得る場所がないからです。

The process is called photosynthesis, photosynthesis, and you're probably reasonably familiar

この過程は光合成と呼ばれていて、その考え方にはおそらく

with the idea.

すでに馴染みがあると思います

The whole idea is plants and bacteria and algae and other things, but we normally associate

関わるのは植物やバクテリア、藻類などいろいろありますが、普通は

it with plants.

植物と結び付けて考えます

Let me make it in very simple terms.

非常にシンプルな言葉で説明しましょう。

So we normally associate it with plants.

通常、これは植物と関連付けられます。

As the process that plants use, and we might have learned this when we were very young,

植物が使うこの仕組みは、幼い頃に学んだことがあるかもしれません

as the process that plants use to take carbon dioxide plus some water, plus some water,

植物は二酸化炭素と水を取り込み

plus some our dudin' yellow, plus some sunlight, plus some sunlight, and turn it into,

そこに太陽の光を加えて変化させます

some sugars or some maybe carbohydrates, carbohydrates, or sugars, plus oxygen.

糖分、つまり炭水化物と酸素に変えるのです

Obviously, this has two very profound pieces to it for us as a living species.

明らかに、これは生物種としての私たちにとって、二つの非常に重要な側面があります。

One, we need carbohydrates or we need sugars in order to fuel our bodies.

一つは、体にエネルギーを供給するために炭水化物または糖類が必要です。

You saw that in the cellular respiration videos, we generate all of our ATP by performing

細胞呼吸の動画で見た通り、私たちはATPをすべて

cellular respiration on glucose, which is essentially a byproduct, or a broken down carbohydrate.

グルコース、つまり分解された炭水化物に細胞呼吸を行うことで作り出しています

It's the simplest one for us to process in our in cellular respiration.

細胞呼吸で処理する最も簡単なものです。

And then the second, hugely important part is getting the oxygen.

そして二番目に非常に重要な部分が、酸素を得ることです。

Once again, we need to breathe oxygen in order for us to break down glucose in order

そしてグルコースを分解するには、もう一度言いますが

to respire, in order to perform cellular respiration.

呼吸をして酸素を取り込み、細胞呼吸を行う必要があります

So these two things are key for life, especially for life that breeds oxygen, key for life.

つまり、この二つのことは生命にとって重要であり、特に酸素を必要とする生命にとって鍵となります。

So this process, other than the fact that it's interesting that there are organisms around us,

このプロセスが興味深いのは、私たちの周りにいる生物

mostly plants, that are able to harness actual sunlight.

主に植物が、実際に太陽の光を利用できるという点です

You have this fusion reactions in the sun, 93 million miles away, and it's releasing these photons

9300万マイルほど離れた太陽では核融合反応が起きていて、光子を放出しています

and some small subset of those photons reach the surface of Earth.

そのうちのごく一部が地球の表面まで届くのです

You know, they make their way through clouds and whatever else.

ご存知の通り、光は雲などを通り抜けて到達します。

And then these plants and bacteria and algae are able to harness that somehow

そして植物やバクテリア、藻類はどうにかしてその光を利用し

and turn them into sugars that we can then eat or maybe the cow eats them

私たちが食べられる糖分に変えたり、あるいは牛がそれを食べたりします

and we, the cow, if we're not vegetarians, and we can then use that for energy,

ベジタリアンでなければ、その牛を私たちが食べてエネルギーとして使うこともできます

not that the cow is all carbohydrates, but this is essentially what is used as the fuel or the energy

牛がすべて炭水化物というわけではありませんが、これが基本的に燃料やエネルギー源として使われていて

for all of the other important compounds that we eat.

私たちが口にする他の重要な化合物のもとにもなっています

This is where we get all of our fuel.

ここが私たちがすべての燃料を得る場所です。

So this is fuel for animals.

つまり、これは動物のための燃料です。

Fuel for animals, or, you know, if you eat a potato directly,

動物にとっての燃料になりますし、あるいはジャガイモを直接食べれば

you're directly getting your carbohydrates.

そのまま炭水化物を摂取していることになります

Anyway, this is a very simple notion of photosynthesis, but it's not incorrect.

いずれにせよ、これは光合成について非常にシンプルな考えですが、間違っていません。

I mean, if you had to know one thing about photosynthesis, this would be it.

つまり、光合成について一つだけ知らなければならないとしたら、これがそれです。

Well, let's delve a little bit deeper and try to get into the guts of it

それでは、もう少し深く掘り下げて核心に迫ってみましょう

and see if we can understand a little bit better how this actually happens.

実際にどう起きているのか、もう少しよく理解できるか見ていきます

I find it amazing.

それは本当に素晴らしいと思う。

Somehow, photons of sunlight are used to create these sugar molecules

太陽光の光子が、これらの糖分子を作るのに使われているんだ。

or these carbohydrates.

またはこれらの炭水化物をね。

So let's delve a little bit deeper.

では、もう少し詳しく掘り下げてみよう。

So in general, we can write the general, the general equation for photosynthesis.

一般的に、光合成の一般的な方程式を書くことができる。

Well, I've almost written it here, but I'll write a little bit more scientifically specific.

まあ、ここにほぼ書いてありますが、もう少し科学的に具体的に書きます。

You start off with some carbon dioxide.

二酸化炭素から始まる。

You add to that some water.

そこに水を加える。

And you add to that, instead of sunlight, I'm going to say photons.

そして、太陽光の代わりに、光子と言おう。

Because these are what really do excite the electrons in the chlorophyll that go down

これらは本当に葉緑素の電子を励起させるものだからね。

and you'll see this process that probably in this video, and we'll go in more detail

このプロセスはおそらくこのビデオで見るだろうし、もっと詳しく説明するよ。

in the next few videos.

次のいくつかのビデオで。

But that excited electron goes to a high energy state, and as it goes to a lower energy state,

しかし、その励起電子は高いエネルギー状態に上がり、低いエネルギー状態に下がるにつれて、

we're able to harness that energy to produce ATP's, and you'll see NADPH's,

その энергyを利用してATPやNADPHを生成することができるんだ。

and then those are used to produce carbohydrates, but we'll see that in a little bit.

そしてそれらが炭水化物を生成するのに使われるが、その詳細はもう少し後で見るよ。

But the overview of photosynthesis, you start off with these constituents,

光合成の概要では、これらの成分から始まる。

and then you end up with a carbohydrate, and a carbohydrate could be glucose.

そして炭水化物になる。その炭水化物はグルコースかもしれない。

It doesn't have to be glucose.

グルコースである必要はない。

So the general way we can write a carbohydrate is CH2O, and we'll put an N over here

そこで、炭水化物を一般的に書く方法はCH2Oで、ここにNを付ける。

that we can have N multiples of these.

これらのN倍数を持つことができるようにね。

And normally, an N will be at least three.

そして通常、Nは最低でも3である。

And the case of glucose, and is six.

グルコースの場合、Nは6である。

You have six carbons, 12 hydrogens, and six oxygens.

6個の炭素、12個の水素、6個の酸素を持っている。

So this is a general term for carbohydrates, but you can have many multiples of that.

つまりこれは炭水化物の一般的な用語だが、その倍数を多く持つことができるんだ。

You could have these long-chained carbohydrates.

長鎖炭水化物を持つこともできる。

So you end up with a carbohydrate, and then you end up with some oxygen.

つまり炭水化物になり、その後酸素になる。

And you end up with some oxygen.

そして酸素になる。

So this right here isn't so different than what I wrote up here in my first overview

だから、ここに書いてあることは、最初の概要で書いたものと大きく変わらない。

of how we always imagine photosynthesis in our heads.

光合成についていつも頭の中で想像する方法とね。

In order to make this equation balanced,

この方程式をバランスさせるために、

let's see if N carbons here, so I need N carbons there.

ここにN個の炭素があるなら、そこにもN個の炭素が必要だ。

Let's see if I have two N hydrogens here, right?

ここに2N個の水素があるかな？

Two hydrogens, and I have N there, so I need two N hydrogens here.

2個の水素があり、そこにNがあるから、ここに2N個の水素が必要だ。

So I'll put an N out there, and let's see how many carbons I have.

だからNを置いて、いくつの炭素があるか見よう。

How many oxygens?

酸素は何個？

I have two N oxygens, plus another N.

2N個の酸素に、さらにN個の酸素だ。

So three N oxygens, and let's see if I have one N.

つまり3N個の酸素で、1N個あるか見よう。

Let's see if I put an N here, and then I have two N.

ここにNを置くなら、そしたら2N個だ。

And I think this equation balances out.

そしてこの方程式はバランスしていると思う。

So this is a 30,000-foot view of what's going on in photosynthesis.

これが光合成で起こっている事柄の全体像なんだ。

But when you dig a little deeper, you'll see that this doesn't happen directly,

しかし、もう少し掘り下げてみると、これが直接起こるわけではないことに気づくでしょう

that this happens to a bunch of steps that eventually gets us to the carbohydrate.

最終的に炭水化物に至るまで、様々なステップを経て起こるのです

So in general, we can break down photosynthesis, I'll rewrite the word.

では一般的に、光合成を分解することができます。単語を書き直しますね

We can break down photosynthesis, photosynthesis, and we'll delve deeper into future videos,

光合成を分解することができます。今後のビデオでさらに深く掘り下げていきますが

but I want to get you the overview first.

まずは概要をお伝えしたいと思います

Into two stages.

2つの段階に分けられます

Two stages.

2つの段階です

We can call one the light reactions.

一つは光反応と呼ぶことができます

Light reactions, or sometimes they're called the light dependent reactions.

光反応、またはときどき光依存反応と呼ばれています

And that actually would probably be a better way to write it.

実はこの書き方の方がより良いと思います

Let me write it like that.

そのように書きましょう

Light dependent means that they need light to occur.

光依存とは、起こるために光が必要という意味です

Light dependent reactions.

光依存反応です

And then you have something called the dark reactions.

そして暗反応と呼ばれるものがあります

And that's actually a bad name.

実はこれは悪い名前です

Because it also occurs in the light.

なぜなら、これは光の中でも起こるからです

Dark reactions.

暗反応です

I wrote it in a slightly darker color.

少し濃い色で書きました

And the reason why I said it's a bad name is because it still occurs in the light.

悪い名前だと言った理由は、それでも光の中で起こるからです

It occurs in light.

光の中で起こります

But the reason why they probably called it the dark reaction is that you don't need light.

しかし、おそらく暗反応と呼ばれた理由は、光が必要ないからです

Or that part of photosynthesis isn't dependent on photons to occur.

または光合成のその部分は、起こるのに光子に依存していません

So a better term for it would have been light, light in dependent, light in dependent reaction.

だから、より良い用語は光に非依存、光に非依存反応だったでしょう

So just to be clear, the light reactions actually need sunlight.

明確にするために、光反応は実際に日光を必要とします

They actually need photons for them to proceed.

それらが進行するには、実は光子が必要です

The dark reactions do not need photons for them to happen, although they do occur when the sun is out.

暗反応は起こるために光子を必要としませんが、太陽が出ているときに起こります

They don't need those photons, but they need the byproducts from the light reaction to occur.

それらはその光子を必要としませんが、起こるために光反応からの副産物を必要とします

So that's why it's called the light independent reaction.

だからそれは光に非依存反応と呼ばれています

They occur while the sun is out, but they don't need the sun.

それらは太陽が出ている間に起こりますが、太陽を必要としません

This needs the sun.

こちらは太陽が必要です

So let me make it very clear.

では、非常に明確にしましょう

So this requires sunlight.

これは日光を必要とします

This requires photons.

これは光子を必要とします

This requires photons.

これは光子を必要とします

And let me just make a very brief overview of this.

そしてこれの簡潔な概要を示しましょう

So maybe let us start building a scaffold from which we can dig deeper.

では、さらに深く掘り下げることができる足がかりを作り始めましょう

So the light reactions need photons.

光反応は光子を必要とします

And then it needs water.

そして水が必要です

So water goes into the light reactions.

つまり、水は光反応に入ります

And out of the other side of the light reactions, we end up with some molecular oxygen.

光反応の反対側から、分子酸素が得られます

So that's what happens in the light reactions.

これが光反応で起こることです

And I'm going to go much deeper on what actually occurs.

実際に何が起こっているのか、もっと深く掘り下げていきます

And what the light reactions produce, it produces ATP, which we know is the cellular,

光反応が生成するもの、つまりATPが生成されます。これは細胞の

or the biological currency of energy.

つまり生物学的なエネルギーの通貨です

It produces ATP, and it produces NADPH.

ATPが生成され、NADPHも生成されます

Now when we studied cellular respiration, we saw the molecule NADPH.

細胞呼吸を勉強した時、NADPHという分子を見ました

NADPH is very similar.

NADPHはよく似ています

You just have this P there.

ここにP（リン酸）があるだけです

You just have this phosphate group there.

リン酸基がここにあるだけです

But they really perform similar mechanisms.

しかし、実際には似たようなメカニズムで機能します

That when you have that this agent right here, this molecule right here,

この分子がある場合、

is able to give away, let's think about what this means.

与えることができます。これが何を意味するのか考えてみましょう

It's able to give away this hydrogen and the electron associated with the hydrogen.

この水素と水素に関連する電子を与えることができます

So if you give away an electron to someone else or someone else gains an electron,

もし電子を他のものに与えるか、他のものが電子を得たら

that something else is being reduced.

その他のものが還元されています

Let me write that down.

それを書き留めておきます

It's a good reminder.

これは良い確認です

Oil rig.

Oil rig（酸化還元反応）

Oxidation is losing an electron.

酸化は電子を失うことです

Reduction is gaining an electron.

還元は電子を得ることです

Your charge is reduced when you gain an electron.

電子を得ると、電荷が減少します

It has a negative charge.

それは負の電荷を持っています

So this is a reducing agent.

つまり、これが還元剤です

It gets oxidized by losing the hydrogen and the electron with it.

水素とそれに付随する電子を失うことで酸化されます

I have a whole discussion on the biological versus chemistry view of oxidation.

酸化の生物学的対化学的見方について、全体的な説明があります

But it's the same idea.

しかし、同じ考えです

When I lose a hydrogen, I also lose the ability to hog that hydrogen's electron.

水素を失うと、その水素の電子を独占する能力も失います

So this right here, when it reacts with other things, it's a reducing agent.

つまり、これが他のものと反応する時、それは還元剤です

It gives away, it gives away this hydrogen and the electron associated with it.

この水素とそれに関連する電子を与えます

And so the other thing gets reduced.

そしてその他のものが還元されます

So this thing is a reducing agent, reducing agent.

つまり、これは還元剤、還元剤です

And what's useful about it is when this hydrogen,

有用なことは、この水素が

especially the electron associated with that hydrogen,

特にその水素に関連する電子が

goes from the NADPH to, say, another molecule and goes to a lower energy state,

NADPHから別の分子に移動して、より低いエネルギー状態に移動するとき

that energy is also being, it can be used in the dark reactions.

そのエネルギーは暗反応でも使われます

And we saw in cellular respiration, the very similar molecule, NADH,

細胞呼吸では、よく似た分子であるNADHを見ました

that that through the Krebs cycle, or actually that through the electron

クレブス回路を通じて、実際には電子

transport chain, was able to help produce ATP.

輸送鎖を通じて、ATPの生成を助けることができました

Why is that as it gave away its electrons and they went to lower energy states?

それが電子を与え、それらがより低いエネルギー状態に移動したのはなぜですか？

But I don't want to confuse you too much.

しかし、あまり混乱させたくありません

So the light reactions, you take in photons, you take in water,

光反応では、光子を取り入れ、水を取り入れます

it spits out oxygen, and it spits out ATP and NADPH that can then be used in the dark reactions.

酸素が放出され、暗反応で使用できるATPとNADPHが放出されます。

And the dark reactions for most plants we talk about, it's called the Calvin cycle.

ほとんどの植物の暗反応はカルビン回路と呼ばれています。

Calvin cycle, and I'll go into a lot more detail of what actually occurs in the Calvin cycle.

カルビン回路で実際に起こることについて、もっと詳しく説明していきます。

But it takes in the ATP, the NADPH, and it produces, it produces,

ATPとNADPHを取り込んで、それは生成します、生成します、

it doesn't directly produce glucose, it produces a,

直接的にはグルコースを生成せず、

oh you probably saw this, you could call it Pgal, you could call it G3P.

これはPgalとも呼ばれ、G3Pとも呼ばれます。

These all stand for, let me write these down.

これらはすべて、書き下してみます。

This is phosphoglyceraldehyde, let me write that down.

これはホスホグリセルアルデヒドです。

Glysophosphoglyceraldehyde, my handwriting broke down.

グリセロ3リン酸、字が汚くなってしまいました。

Or you could call it glyceraldehyde, 3-phosphate.

またはグリセルアルデヒド3リン酸とも呼べます。

Let me write that down.

それを書き留めておきます

Glyceraldehyde, 3-phosphate.

グリセルアルデヒド3リン酸。

Same exact molecule, you can almost imagine it,

同じ分子で、ほぼ想像できます。

this is a very gross oversimplification.

これは非常にざっくりした単純化です。

It's three carbons with a phosphate group attached to it, with a phosphate group attached to it.

リン酸基が付いた3つの炭素原子、という感じです。

But this can then be used to produce other carbohydrates, including glucose.

これを使ってグルコースを含む他の炭水化物を生成できます。

If you have two of these, you can use those two to produce glucose.

これが2つあれば、2つを使ってグルコースを生成できます。

So let's just take a quick overview again, because this is super important.

非常に重要なので、もう一度ざっと概要を説明しましょう。

I'm going to make videos on the light reactions and the dark reactions.

光反応と暗反応についてのビデオを作ります。

Those will be the next two videos I make.

それが次の2つのビデオになります。

So photosynthesis, you start with photons.

光合成は光子から始まります。

Now, all of these occur when the sun is out, but only the light reactions actually need the photons.

これらはすべて太陽が出ているときに起こりますが、光反応だけが実際に光子を必要とします。

The light reactions take photons, we're going to go into more detail what actually occurs.

光反応は光子を利用し、実際に何が起こるかについてもっと詳しく説明します。

And it takes in water, oxygen gets spit out, ATP and NADPH gets spit out, which are then used by the dark reaction,

水を取り込み、酸素が放出され、ATPとNADPHが放出され、暗反応で使用されます。

or the Calvin cycle, or the light independent reaction, because they still occur in the light.

またはカルビン回路、光独立反応と呼ばれます。光の中でも起こるからです。

They just don't need photons, so they're the light independent reaction.

光子を必要としないだけなので、光独立反応なのです。

And it uses that in conjunction.

それを組み合わせて使用します。

We'll talk about other molecules that are used in conjunction.

一緒に使用される他の分子についても話します。

Oh, and I've used, I forgot, a very important constituent of the dark reaction.

暗反応の非常に重要な成分を忘れていました。

It needs carbon dioxide.

二酸化炭素が必要です。

That's where you get your carbons to keep producing these phosphoglyceraldehyde, or glyceraldehyde 3-phosphate.

ここから炭素を得て、ホスホグリセルアルデヒドまたはグリセルアルデヒド3リン酸を作り続けます。

So that's super important.

これはとても重要なポイントです

It takes in the carbon dioxide, the products from the light reactions, and then uses that in the Calvin cycle,

二酸化炭素と光反応の産物を取り込み、カルビン回路で使用します。

to produce this very simple building block of other carbohydrates.

他の炭水化物の非常にシンプルな構成要素を生成するために。

And if you remember from glycolysis, you might remember that this p-gal molecule or this g3p same thing.

解糖から覚えているなら、このp-gal分子またはg3pと同じものを覚えているかもしれません。

This was actually the first product when we split glucose in two when we performed the glycolysis.

これは解糖を行ったときにグルコースを2つに分割したときの最初の産物でした。

So now we're going the other way.

つまり、今は逆方向に進んでいます。

We're building glucose so that we can split it later for energy.

後でエネルギーのために分割できるようにグルコースを構築しています。

So this is an overview of photosynthesis.

これが光合成の概要です。

In the next couple of videos, I'm actually going to delve a little bit deeper and tell you about the light reactions and the dark reactions

次の数個のビデオでは、光反応と暗反応についてもう少し詳しく説明します。

and how they actually occur.

そして実際にどのように起こるのかを。