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代謝(知識)の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校生物 代謝(知識)

次の文は、葉緑体のチラコイド膜で起こる反応について述べたものである。

「光化学系 II では、光のエネルギーを受け取ったクロロフィルから電子が飛び出し、失われた電子は( a )が分解されることで補われる。このとき酸素が発生する。飛び出した電子は電子伝達系を通って光化学系 I に渡され、最終的に に渡されて NADPH ができる。電子が伝達される間に、 がチラコイドの( b )に運ばれて蓄積する。蓄積した が ATP 合成酵素を通って移動するときに、ATP がつくられる。」

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

ab
ア水外側のストロマ
イ二酸化炭素内側の内腔
ウ水内側の内腔
エ二酸化炭素外側のストロマ

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(69 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 実験器具の使い方と安全
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  3. 有機物・無機物と金属の性質
  4. 原子・分子と化学式
  5. 原子の構造と同位体
  6. 電子配置と価電子
  7. 周期表と周期律
  8. イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
  9. イオンと電離・電解質
  10. イオン結合と金属結合
  11. 共有結合と配位結合
  12. 分子の形と極性
  13. 分子間力と沸点
  14. 結晶の種類と性質
  15. 水溶液の性質と再結晶
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  17. 有機化合物の特徴と官能基による分類
  18. 酸・アルカリと中和・指示薬
  19. アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義
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  24. 脂肪族炭化水素の置換反応・付加反応・付加重合
  25. 分解と化合(化学変化の種類)
  26. 酸化と還元
  27. 酸化・還元の定義
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  29. 酸化数と酸化・還元の判定
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  31. アルデヒドとケトン
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  33. カルボン酸とエステル
  34. 高分子化合物の特徴と重合の種類
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  36. 細胞でのタンパク質の立体構造とはたらき
  37. 消化と吸収
  38. 原子量・分子量・式量
  39. 物質量と質量・粒子の数
  40. 気体の体積と物質量
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  42. 化学反応式と量的関係
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  44. 反応速度の表し方
  45. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  46. 熱運動と絶対温度
  47. ボイル・シャルルの法則と理想気体
  48. アボガドロの法則と気体の状態方程式
  49. 分圧の法則とモル分率
  50. 化学変化と熱・質量保存の法則
  51. 発熱反応・吸熱反応と反応エンタルピーの符号
  52. 細胞のつくり
  53. 植物のからだのつくり
  54. 光合成・呼吸・蒸散
  55. 光を吸収して起こる反応(光合成・光化学反応・光触媒)
  56. 反応速度を変える条件(濃度・圧力・表面積・光)
  57. 活性化エネルギーと遷移状態
  58. 可逆反応と化学平衡の状態
  59. 平衡定数の意味と変化する条件
  60. 触媒のはたらきと種類
  61. 酵素の性質
  62. 酵素の活性部位と阻害
  63. 酵素と補酵素
  64. 代謝と ATP
  65. 生物の共通性と原核細胞・真核細胞
  66. 細胞小器官のはたらき
  67. 解糖系とクエン酸回路
  68. 電子伝達系と ATP 合成
  69. 光化学系と光リン酸化

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

技能「光化学系と光リン酸化」で学んだ、光化学系 II → 電子伝達系 → 光化学系 I の流れと、 の動きを使おう。

ヒント 2

光合成で発生する酸素は、光化学系 II で分解される物質からできる。また、 は濃度の高い側から ATP 合成酵素を通って、ATP がつくられるストロマ側へ戻る。

ヒント 3

空欄 a には、分解されると酸素が発生する物質が入る。これで選択肢はアとウの 2 つに絞れる。

答えと解説

答えを見る

ウ

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解説を読む

チラコイド膜で起こる反応の流れを、順に確認する。

1. 光化学系 II: 光のエネルギーを吸収したクロロフィルから電子が飛び出す。失われた電子は、水 が分解されることで補われる。このとき水から酸素 と が生じる。光合成で発生する酸素は、水に由来する。
2. 電子伝達系: 飛び出した電子は、チラコイド膜にある電子伝達系を通って光化学系 I に渡される。このとき放出されるエネルギーで、 がストロマからチラコイドの 内腔(チラコイドの内側)へ運ばれる。
3. 光化学系 I: 再び光のエネルギーを受け取って電子が飛び出し、最終的に に渡されて NADPH ができる。
4. ATP の合成(光リン酸化): 内腔に蓄積して濃度が高くなった が、ATP 合成酵素を通ってストロマへ戻るとき、ADP とリン酸から ATP がつくられる。

よって、a は水、b は内側の内腔で、正解は ウ である。

ほかの選択肢が誤りである理由:
- ア: a は正しいが、 が蓄積するのはチラコイドの内腔である。ストロマは が ATP 合成酵素を通って戻っていく側である。
- イ: b は正しいが、光化学系 II で分解されるのは水である。二酸化炭素は、ストロマで起こるカルビン回路で使われる物質で、分解されて酸素を出すのではない。
- エ: a・b ともに誤り。

別解

光化学系 II で失われた電子は水が分解されて補われ、このとき酸素が発生する(a は水)。電子伝達の間に H+ はストロマ側からチラコイドの内側(内腔)へ運ばれて蓄積し、内腔の H+ 濃度が高くなる。この H+ が ATP 合成酵素を通ってストロマ側へ戻るときに ATP が合成される(b は内側の内腔)。したがって a=水、b=内側の内腔のウが正しい。ア・エは b が外側のストロマで誤り。イ・エは a が二酸化炭素で誤り。

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