【中1理科】光合成と呼吸のポイント

中学1年理科。今日は植物のはたらきの中で、最も大切な単元である「光合成と呼吸」について学習します。何のために光合成や呼吸を行っているのか。このときの気体の出入りにも注目しましょう。

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光合成と呼吸

植物も人間と同じ生物です。なので、一日中いつでも呼吸というはたらきを行っています。植物が動物と異なるのは、光が当たっているときに光合成というはたらきができることです。光合成によって、植物は生きていくために必要な養分を自ら作り出しています。

光合成

植物が光をあび、緑色の葉緑体で、気孔から取り入れた二酸化炭素と、で吸収し道管を通ってやってきたから、有機物であるデンプンを作り出すはたらきを光合成といいます。このときいらない酸素を気孔から空気中に放出します。

ここで注意したいのは、光合成で植物は酸素をつくることが目的ではなく、デンプンをつくることが目的であるということです。このデンプンで、植物は大きく成長するのです。

光合成

光合成での物質の変化

この光合成の反応を式で表すと、次のようになります。

二酸化炭素デンプン酸素

この変化は光エネルギーをもとに行われます。太陽の光が当たっているお昼に光合成ができるのです。

光合成と呼吸は逆の反応

光合成は、二酸化炭素と水から養分(デンプン)をつくり出すはたらきですが、呼吸の反応とまったく逆の反応になっています。

  • 光合成
    二酸化炭素光エネルギー養分(デンプン)酸素
  • 呼吸
  • 養分(デンプン)酸素二酸化炭素生活活動のエネルギー

呼吸は、養分を酸素と反応させエネルギーを得る反応です。呼吸で得たエネルギーで生物は活動を行います。

光合成と呼吸の量

植物は、光が当たっていない夜は呼吸のみを行い、光が当たっているお昼には呼吸と光合成を行っています光が当たっているときは呼吸で吐き出す二酸化炭素より、光合成で吸収する二酸化炭素の方が多く、見た目上二酸化炭素を吸収しているように見えます。

光合成と呼吸

  • 光合成呼吸
  • 呼吸のみ

光合成と呼吸の確認問題

  1. 植物は光が当たっているとき、デンプンを自らつくりだすはたらきを行っている。このはたらきを何というか。
  2. 植物がデンプンを作り出すとき、何という物質を材料として使っているか。2つ答えよ。
  3. 呼吸や光合成で出入りする気体は、何という穴を通っているか。
  4. 光合成が行われる緑色の粒を何というか。
  5. 光合成でできたデンプンが師管を通って全身に運ばれるとき、どんな物質に変化するか。
  6. 植物に光が十分に当たっているとき、呼吸で吸収する酸素の量と、光合成で排出する酸素の量ではどちらが多いか。

解答

  1. 光合成
  2. 二酸化炭素、水
  3. 気孔
  4. 葉緑体
  5. 糖(水に溶けやすい物質)
  6. 光合成で排出する酸素の量
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光合成の対照実験

光合成で出題率が高いのが、光合成に関する対照実験です。

対照実験とは?条件を一つだけ変えて、その変化の原因を明確にする実験。

植物の光合成の場合、条件を一つだけ変えることで、光合成に必要なものが何なのか明確にすることができます。

実験の内容の記述問題

光合成の実験では、なぜその処理をするのかがよく聞かれます。記述でしっかりと書けるように練習しておきましょう。

光合成

  • 実験を行う前日、葉を暗所に一日置いておく。
    理由→葉の中のデンプンをなくすため。
  • 十分に日光にあてた植物を切り取り、熱湯に入れる。
    理由→葉をやわらかくするため。
  • 湯であたためたエタノールに葉を入れる。
    理由→葉を脱色し白くするため。
  • お湯で洗う。
    理由→葉をやわらかくするため。
  • ヨウ素液に入れる。
    理由→デンプンを青紫色にするため。

葉の光合成を調べる実験

まず、この問題を解いてください。

一昼夜暗室に置いた植物を、十分に日光に当て葉を摘み取り、熱湯に入れたあとあたためたエタノールで脱色する。その後水で洗い、ヨウ素液に浸したところ、下の図のA~Dのどこが青紫色になるか。

光合成

答えはAです。

Aの部分には、光合成に必要な日光も葉緑体もあるので、デンプンができます。アルミニウム泊で覆った部分には日光が当たらず、白い「ふ」の部分には、光合成を行う葉緑体がありません。したがって、日光も葉緑体もあるAでしかデンプンはできません。

光合成に必要なもの

この実験で何がわかるかというと、光合成に日光と葉緑体が必要であるということがわかります。

  • A(日光〇・葉緑体〇)と B(日光〇・葉緑体×
    光合成に葉緑体が必要であるとわかる。
  • A(日光〇・葉緑体〇)と C(日光×・葉緑体〇)
    光合成に日光が必要であるとわかる。

AとDは対照実験になりません。AとDは日光も葉緑体も条件が違いますので、これでは何が光合成に必要かが判明しません。

光合成の対照実験の確認問題

  1. 光合成の実験を行う前に、葉を一日中暗室に置く理由を答えよ。
  2. 十分に日光に当てた植物の葉を熱湯に入れる理由を答えよ。
  3. 2の後あたためたエタノールに入れる理由を答えよ。
  4. 3のエタノールは直接火で加熱してはいけない。その理由を答えよ。
  5. 1つだけ条件を変えて実験を行う方法を何実験というか。
  6. ふの部分には光合成に必要な何が無いか。

解答

  1. 葉の中のデンプンをなくすため。
  2. 葉をやわらかくするため。
  3. 葉を脱色し白くするため。
  4. 引火する恐れがあるため。
  5. 対照実験
  6. 葉緑体

演習➊植物の呼吸の実験の演習問題
演習➋オオカナダモの光合成の実験の演習問題
演習➌植物の対照実験
演習❹BTB溶液を使った光合成の実験の演習問題

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