代謝(知識)の問題
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。
| a | b | |
|---|---|---|
| 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
- 光化学系と光リン酸化(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(69 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
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
どこでつまずきましたか?(選ぶと、戻る場所を案内します)
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。