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生物分野の用語と知識の問題

難易度 4公立高校入試の難問・私立高校入試レベル中学理科 生物分野の用語と知識

光合成に必要なものを調べるために、次の実験を行った。

【実験】
1. 鉢植えのアサガオを一晩暗いところに置いた。このアサガオには、緑色の部分と、葉緑体がなく白く見える部分(ふ)がある葉がついている。
2. ふのある葉 P の一部を、表と裏の両方からアルミニウムはくでおおった。また、同じアサガオから、全体が緑色の葉 Q を選んだ。葉 Q は、葉 P の緑色の部分と大きさ・日の当たり方・育ち方が同じようすの葉であり、葉 P の緑色の部分と葉 Q の緑色の部分は、光合成を行うはたらきが同じであるとみなせるものとする。
3. 葉 P を、水をしみこませたろ紙を入れた透明なポリエチレンの袋で包み、袋の口を茎のところでしばった。葉 Q を、水酸化ナトリウム水溶液をしみこませたろ紙を入れた同じ種類の袋で包み、同じように袋の口をしばった。どちらのろ紙も葉にはふれないようにした。なお、水酸化ナトリウム水溶液は二酸化炭素を吸収するので、葉 Q の袋の中には二酸化炭素がほとんどなくなる。それ以外の袋の中の条件(水分など)は、2 つの袋で同じであるとみなせるものとする。
4. アサガオに数時間光を当てたあと、葉 P と葉 Q をつみとり、アルミニウムはくをはずして熱湯につけたあと、あたためたエタノールにつけて脱色した。これを水洗いしてからヨウ素液につけ、色の変化を調べた。

葉の各部分を次のように A〜E とし、結果を表にまとめた。

部分葉葉の色アルミニウムはく袋の中のろ紙ヨウ素液の反応
AP緑色なし水青紫色になった
BP白色(ふ)なし水変化しなかった
CP緑色あり水変化しなかった
DP白色(ふ)あり水変化しなかった
EQ緑色なし水酸化ナトリウム水溶液変化しなかった

この実験の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

  • ア A と B の結果を比べると、光合成には光が必要であることがわかる。
  • イ A と C の結果を比べると、光合成は葉の緑色の部分で行われることがわかる。
  • ウ A と E の結果を比べると、光合成には二酸化炭素が必要であることがわかる。
  • エ C と D の結果を比べると、光合成には光が必要であることがわかる。
  • オ B と D の結果を比べると、光合成は葉の緑色の部分で行われることがわかる。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(4 技能)
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ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

対照実験では、調べたい条件だけがちがい、それ以外の条件がすべて同じ 2 つを比べます。表から A〜E それぞれの「葉の色」「光」「二酸化炭素」の条件を整理しましょう。

ヒント 2

水酸化ナトリウム水溶液は二酸化炭素を吸収するので、E の袋の中には二酸化炭素がほとんどありません。葉 Q は葉 P の緑色の部分と同じようすの葉で、袋の中の条件も二酸化炭素以外はそろえてあります。

ヒント 3

A と B は葉の色だけ、A と C は光だけがちがいます。C と D、B と D はどちらもデンプンができていません。選択肢に書かれた「比べる組」と「わかること」が正しく対応しているものをさがしましょう。

答えと解説

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ウ

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解説を読む

対照実験では、調べたい条件 1 つだけがちがい、ほかの条件はすべて同じ 2 つの結果を比べる。ヨウ素液が青紫色になればデンプンがあり、光合成が行われたと考えられる(一晩暗いところに置いたので、実験前に葉にあったデンプンはなくなっている)。

各部分の条件を整理すると、次のようになる。
- A:緑色・光あり・二酸化炭素あり → デンプンあり
- B:白色・光あり・二酸化炭素あり → デンプンなし
- C:緑色・光なし・二酸化炭素あり → デンプンなし
- D:白色・光なし・二酸化炭素あり → デンプンなし
- E:緑色・光あり・二酸化炭素なし(水酸化ナトリウム水溶液が吸収)→ デンプンなし

A と E は別の葉の部分だが、問題文で、葉 Q は葉 P の緑色の部分と同じようすの葉で、光合成を行うはたらきが同じとみなせるとしている。また、A はアルミニウムはくでおおわれていない部分なので、A も E も光が当たっている。さらに、袋の中の条件は二酸化炭素以外は同じとみなせるとしている(葉 P の袋にも水をしみこませたろ紙を入れたのは、水分などの条件をそろえるためである)。したがって、A と E でちがう条件は「袋の中に二酸化炭素があるかないか」だけと考えられる。A ではデンプンができ、E ではできなかったので、光合成には二酸化炭素が必要であることがわかる。よって正解は ウ。

正解でない選択肢について:
- ア:A と B でちがう条件は葉の色(葉緑体があるかないか)で、どちらも光は当たっている。この比較からわかるのは「光合成は葉の緑色の部分(葉緑体のある部分)で行われる」ことであり、光が必要であることではない。
- イ:A と C でちがう条件は光が当たったかどうかで、どちらも緑色の部分である。この比較からわかるのは「光合成には光が必要である」ことであり、緑色の部分で行われることではない。
- エ:C と D は、どちらも光が当たっておらず、ちがう条件は葉の色である。しかもどちらもデンプンができていないので、光が必要かどうかはこの比較からはわからない。
- オ:B と D は、どちらも白色の部分で、ちがう条件は光が当たったかどうかである。葉の色の条件が同じなので、緑色の部分で行われるかどうかはこの比較からはわからない(どちらもデンプンができていないので、光についても結論は出せない)。

別解

結果は、A(緑・光あり・水)は青紫色、B(ふ・光あり)、C(緑・光なし)、D(ふ・光なし)、E(緑・光あり・二酸化炭素なし)はいずれも変化なし。対照実験では、調べたい条件だけが異なる部分どうしを比べる。
ア: AとBは葉緑体の有無だけが異なり(光は両方あたる)、わかるのは光合成に葉緑体が必要なこと。光が必要とはいえないので誤り。
イ: AとCは光のあたり方(アルミニウムはくの有無)だけが異なり、わかるのは光合成に光が必要なこと。緑色の部分で行われるとはいえないので誤り。
ウ: AとEは、葉の色(緑)・光(あたる)が同じで、二酸化炭素の有無(水か水酸化ナトリウム水溶液か)だけが異なる。Aでデンプンができ、Eでできないので、光合成には二酸化炭素が必要とわかる。正しい。
エ: CとDはどちらもアルミニウムはくでおおわれていて光は同じ。異なるのは葉緑体の有無だが、どちらも光がなく光合成が起こらないので、比べても光の必要性はわからない。誤り。
オ: BとDはどちらもふで、異なるのは光のあたり方。どちらも葉緑体がなく光合成は行われないので、緑色の部分で行われるとはいえない。誤り。
よって正しいのはウ。

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