中学2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。
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、根で吸収し道管を通ってやってきた水から、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＋水→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＋水＋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＋水＋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。
- 昼…光合成＞呼吸
- 夜…呼吸のみ
光合成と呼吸の確認問題
- 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。
- 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。
- 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。
- 光合成が行われる緑色の粒を何というか。
- 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。
- 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
- 光合成
- 二酸化炭素、水
- 気孔
- 葉緑体
- 糖（水に溶けやすい物質）
- 光合成で排出する酸素の量
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。
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。
- 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。
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
- 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。
- 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。
- 2の後あたためたエタノールに入れる理由を答えよ。
- 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。
- 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。
- ふの部分には光合成に必要な何が無いか。
解答
- 葉の中のデンプンをなくすため。
- 葉をやわらかくするため。
- 葉を脱色し白くするため。
- 引火する恐れがあるため。
- 対照実験
- 葉緑体
以上、光合成と呼吸のポイントのまとめでした。演習問題もありますので力試しも行いましょう。
演習問題 【中学理科問題】光合成の対照実験の問題
対策問題一覧 中2理科｜植物の体のつくりとはたらき｜テスト対策問題
コメント
非常にわかりやすかった！！
定期テストでも、実力テストでも対策で活用させていただきます！！！