理科解説
植物の光合成と蒸散・呼吸のしくみ｜理科クイズ対策
光合成のしくみ
植物は光のエネルギーを使って、水と二酸化炭素からデンプン（栄養）を作ります。これを光合成といいます。
✅ 光合成の式
水（H₂O）＋二酸化炭素（CO₂） → デンプン＋酸素（O₂）
（光のエネルギーと葉緑体が必要）
水（H₂O）＋二酸化炭素（CO₂） → デンプン＋酸素（O₂）
（光のエネルギーと葉緑体が必要）
光合成が行われる場所
葉緑体（ようりょくたい）
- 植物の細胞の中にある緑色の粒
- クロロフィル（葉緑素）という色素が含まれ、光を吸収する
- 葉が緑色に見えるのは葉緑体にクロロフィルがあるため
光合成の条件
- 光（日光）があること
- 二酸化炭素があること
- 水があること
呼吸（細胞呼吸）
植物も動物と同様に酸素を使ってデンプンを分解してエネルギーを得る呼吸を行います。
✅ 呼吸の式
デンプン（有機物）＋酸素（O₂）→水（H₂O）＋二酸化炭素（CO₂）＋エネルギー
デンプン（有機物）＋酸素（O₂）→水（H₂O）＋二酸化炭素（CO₂）＋エネルギー
光合成と呼吸の違い
| 項目 | 光合成 | 呼吸 |
|---|---|---|
| 行われる時間 | 光があるとき（昼間） | 昼も夜も常に |
| 吸収するもの | CO₂・水・光 | O₂ |
| 排出するもの | O₂ | CO₂・水 |
蒸散（じょうさん）
植物が葉の裏の気孔から水を水蒸気として放出することです。
- 根から吸った水を茎を通して葉まで運ぶ水の循環の一部
- 気孔は葉の裏側に多い
- 日中（光合成中）に開き、夜間・乾燥時に閉じる
⚠ 実験でよく出題
葉をアルミホイルで覆った葉と覆っていない葉を比べる実験で光合成の確認ができる。また袋をかぶせた植物で蒸散の量を測定する実験も頻出。
葉をアルミホイルで覆った葉と覆っていない葉を比べる実験で光合成の確認ができる。また袋をかぶせた植物で蒸散の量を測定する実験も頻出。
光合成の化学式と条件
光合成の化学式：6CO₂ ＋ 6H₂O →（光エネルギー）→ C₆H₁₂O₆（ブドウ糖） ＋ 6O₂
光合成に必要な3つの条件：①光エネルギー ②水（根から吸収）③二酸化炭素（気孔から吸収）。葉緑体（クロロフィル）が光を吸収し、デンプン（糖）を合成する。
| 項目 | 光合成 | 呼吸 |
|---|---|---|
| 行う時間 | 昼（光があるとき） | 昼夜常時 |
| 取り込む気体 | CO₂ | O₂ |
| 出す気体 | O₂ | CO₂ |
| 行う場所 | 葉緑体 | ミトコンドリア |
蒸散と気孔のしくみ
蒸散とは植物の葉の気孔から水蒸気が出ていく現象。根から吸い上げた水分の大部分は蒸散で放出される。
- 気孔は主に葉の裏側に多い（ワセリンを塗る実験で確認できる）
- 気孔は孔辺細胞が開閉を調節。昼間（光合成時）に開き、乾燥時・夜間に閉じる
- 蒸散が盛んになる条件：気温が高い・湿度が低い・風がある
✅ ヨウ素デンプン反応
ヨウ素液は青紫色に変化する。葉にヨウ素液をかけて青紫に染まれば光合成でデンプンが作られた証拠。光を当てた部分だけ青紫になる対照実験が頻出。
ヨウ素液は青紫色に変化する。葉にヨウ素液をかけて青紫に染まれば光合成でデンプンが作られた証拠。光を当てた部分だけ青紫になる対照実験が頻出。
植物の呼吸と昼夜の違い
植物も動物と同様に呼吸（細胞呼吸）を24時間行う。昼間は光合成と呼吸を同時に行う。
- 昼間：光合成のCO₂吸収量 ＞ 呼吸のCO₂放出量 → 正味でCO₂を吸収しO₂を放出
- 夜間：光合成なし → 呼吸だけでO₂を吸収しCO₂を放出
- 光補償点：光合成量＝呼吸量となる光の強さ。これより弱い光では有機物が減少する
デンプン以外の有機物：植物は光合成で作ったデンプンを分解してショ糖（砂糖）に変えて師管で全身に運ぶ。根は水と無機塩類を吸収し道管で茎・葉へ運ぶ。
光合成の試験対策まとめ
光合成の実験で頻出：①葉に光を当てる部分と当てない部分をアルミ箔で作る→②お湯に入れてやわらかくする→③エタノールで脱色する→④水洗い→⑤ヨウ素液をかける→光が当たった部分だけ青紫色に変化。葉の断面構造：表皮（気孔がある・葉の裏に多い）→柵状組織（光合成が盛ん・葉の表側）→海綿状組織（気体の交換）→葉脈（道管・師管）。光合成速度に影響する要因：光の強さ・CO₂濃度・温度（最適温度25〜35℃程度）。これらが限定要因になる。