植物の光合成・呼吸・蒸散について述べた文として誤っているものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 光合成は、葉などの細胞の中にある葉緑体で行われる。
- イ 植物は、光が当たっている昼間は呼吸を行わない。
- ウ 光合成では、二酸化炭素と水を材料にして、デンプンと酸素がつくられる。
- エ 蒸散では、植物の体内の水が、主に気孔から水蒸気となって出ていく。
光合成(葉緑体で光を使い二酸化炭素と水からデンプンと酸素をつくる)、呼吸、蒸散(気孔から水蒸気が出る)のしくみと、それぞれで出入りする物質を答えられる
植物のからだで起きている 3 つのはたらき、光合成・呼吸・蒸散について、どこで起きるか、何が入って何が出ていくかを答えられるようになります。「〜を何というか」という用語の問題や、「正しい文をア〜エから選べ」という問題、さらにオオカナダモやアサガオの葉を使った実験の結果から、どのはたらきが起きたかを考える問題で使います。
光合成は、細胞の中の葉緑体で、光のエネルギーを使って、二酸化炭素と水からデンプンなどの養分をつくるはたらきです。このとき酸素ができて、気孔から外へ出ていきます。材料の二酸化炭素は気孔から取り入れ、水は根から吸い上げられて道管を通って葉まで運ばれてきます。できたデンプンは水にとけやすい物質に変えられ、師管を通ってからだの各部へ運ばれます。前提で学んだ「葉緑体」「気孔」「道管・師管」が、ここで一つの流れとしてつながります。
呼吸は、細胞が酸素を使って養分を分解し、生きるためのエネルギーを取り出すはたらきで、このとき二酸化炭素と水ができます。エネルギーはどの細胞も必要なので、呼吸は植物でも動物でも、昼も夜も一日中行われています。一方、光合成は光が当たっているときだけ行われます。そのため、昼は光合成で出入りする量が呼吸より多く、全体としては「二酸化炭素を吸って酸素を出す」ように見え、夜は呼吸だけになるので「酸素を吸って二酸化炭素を出す」ことになります。光合成と呼吸は、出入りする物質がちょうど逆向きになっている、と覚えると整理しやすくなります。
蒸散は、根から吸い上げた水が、おもに葉の気孔から水蒸気となって出ていく現象です。気孔は 2 つの孔辺細胞に囲まれたすきまで、ふつう葉の裏側に多くあります。蒸散が起きると葉から水が出ていくので、そのぶん根から水が吸い上げられます。つまり蒸散は、根からの水の吸い上げをさかんにするはたらきをしています。
問われているはたらきを見分ける。光が必要でデンプンをつくるなら光合成、酸素を使って養分からエネルギーを取り出すなら呼吸、水が水蒸気として気孔から出るなら蒸散。
それが起きる場所を確認する。光合成は葉緑体、呼吸はすべての生きている細胞、蒸散はおもに葉の気孔(葉の裏側に多い)。
出入りする物質を書き出す。光合成: 二酸化炭素 + 水 → デンプンなど + 酸素(光のエネルギーを使う)。呼吸: 養分 + 酸素 → 二酸化炭素 + 水(エネルギーを取り出す)。蒸散: 水(水蒸気)が出ていく。
時間帯の条件を考える。光合成は光が当たるときだけ、呼吸は昼も夜も行われる。昼は光合成のほうがさかんなので、全体では二酸化炭素を吸収して酸素を出しているように見える。
問題文の用語・選択肢・実験結果を、ここまでに整理した内容と照らし合わせて答えを決める。
植物が根から吸い上げた水が、おもに葉の気孔から水蒸気となって、からだの外へ出ていく現象を何というか。
手順 1: 「水が水蒸気となって気孔から出ていく」とあるので、光合成(デンプンをつくる)でも呼吸(酸素を使ってエネルギーを取り出す)でもなく、蒸散であると見分けられる。
手順 2: 起きる場所は葉の気孔で、問題文の「おもに葉の気孔から」と合っている。
手順 3: 出ていく物質は水(水蒸気)で、問題文と合っている。
手順 5: 以上より、この現象は蒸散である。
答え: 蒸散
植物は光合成だけをして、呼吸はしないと考えてしまう誤り。正しくは、植物も動物と同じように昼も夜も呼吸をしている。昼は光合成のほうがさかんなので、呼吸が目立たないだけである。
光合成と呼吸で出入りする物質を逆に覚えてしまう誤り。正しくは、光合成は「二酸化炭素 + 水 → デンプンなど + 酸素」、呼吸は「養分 + 酸素 → 二酸化炭素 + 水」で、光合成は酸素を出し、呼吸は二酸化炭素を出す。
光合成は細胞のどこでも行われると考えてしまう誤り。正しくは、光合成は葉緑体で行われるので、葉緑体のない部分(ふ入りの葉の白い部分など)ではデンプンができない。
蒸散で出ていくのは酸素や二酸化炭素だと考えたり、蒸散は葉の表側でさかんだと考えたりする誤り。正しくは、蒸散で出ていくのは水蒸気であり、気孔はふつう葉の裏側に多いので、蒸散も裏側のほうがさかんなことが多い。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
生態系における生物どうしのつながりや物質の循環について述べた文として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。
オオカナダモのはたらきを調べるために、次の実験を行った。
【実験】青色のBTB溶液に息をふきこんで緑色にし、これを3本の試験管A〜Cに入れた。試験管AとCには同じくらいの大きさのオオカナダモを入れ、試験管Bには何も入れなかった。3本ともゴム栓をし、試験管Cだけをアルミニウムはくで包んで光が当たらないようにした。その後、3本の試験管に同じ強さの光を数時間当て、BTB溶液の色を調べた。
【結果】
| 試験管 | A | B | C |
|---|---|---|---|
| BTB溶液の色 | 青色 | 緑色 | 黄色 |
【考察】オオカナダモが光合成を行うには光が必要であることは、試験管( a )の結果を比べるとわかる。また、試験管CのBTB溶液が黄色になったのは、オオカナダモが( b )を行い、試験管内の二酸化炭素が増えたためである。
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 | AとB | 光合成 |
| イ | AとC | 光合成 |
| ウ | AとB | 呼吸 |
| エ | AとC | 呼吸 |
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 |
|---|---|---|---|---|---|
| A | P | 緑色 | なし | 水 | 青紫色になった |
| B | P | 白色(ふ) | なし | 水 | 変化しなかった |
| C | P | 緑色 | あり | 水 | 変化しなかった |
| D | P | 白色(ふ) | あり | 水 | 変化しなかった |
| E | Q | 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。