アイデア数理塾 京の算数学問題#1532
算数学コラム
中2理科の植物分野で、定期テストによく出るのが光合成です。
光合成という言葉は知っていても、
- 何を材料にしているの？
- 何ができるの？
- 葉のどこで行われるの？
- 光は反応の材料に入るの？
- 植物は昼に呼吸をしないの？
と聞かれると、答えが曖昧になる人も多いのではないでしょうか。
光合成は、材料・できるもの・行われる場所の3つを整理すれば、実験問題まで理解しやすくなります。
この記事では、光合成の仕組みと化学変化を、定期テストで問われやすいポイントに絞って解説します。
光合成は光のエネルギーで養分をつくるはたらき
光合成とは、植物が光を受け、水と二酸化炭素を材料にして、デンプンなどの養分をつくるはたらきです。
このとき、酸素も発生します。
言葉の式で表すと、次のようになります。
水 ＋ 二酸化炭素 → デンプンなどの養分 ＋ 酸素
この変化には光のエネルギーが必要です。
光は物質ではないので、式の左側に材料として書くのではなく、矢印の上に「光」と書いて表すことが多いです。
光合成の材料・行われる場所・できるもの
光合成はどこで行われる？
光合成は、植物の細胞にある葉緑体で行われます。
葉緑体は緑色をした粒で、葉の細胞に多く見られます。そのため、光合成は主に葉の緑色の部分でさかんに行われます。
ただし、光合成を行うのは「葉という器官そのもの」ではなく、葉の細胞の中にある葉緑体です。
定期テストでは、「光合成が行われる細胞内のつくりを何というか」という形でよく出題されます。答えは葉緑体です。
光合成の材料① 水
光合成に使う水は、主に根から吸収されます。
根から取り入れられた水は、茎の中の道管を通って葉まで運ばれます。
そして、葉の細胞にある葉緑体で光合成の材料として使われます。
流れは、根から水を吸収 → 茎の道管を通る → 葉へ運ばれるです。
光合成の材料② 二酸化炭素
二酸化炭素は空気中から取り入れられます。
葉の表面には、気孔という小さなすき間があります。
二酸化炭素は、この気孔を通って葉の中へ入ります。
二酸化炭素は根から吸収するのではありません。
- 水は主に根から
- 二酸化炭素は気孔から
と、入口を分けて覚えましょう。
光は「材料」ではなくエネルギー
水と二酸化炭素だけでは、光合成は進みません。光合成には光のエネルギーが必要です。
ここで間違えやすいのが、光を水や二酸化炭素と同じ「物質」として考えてしまうことです。
光は、養分をつくる変化を進めるためのエネルギーです。
物質として植物の中に取り込まれ、そのまま養分になるわけではありません。
光合成で何ができる？
デンプンなどの養分
植物は光合成によって養分をつくります。つくられた養分の一部は、デンプンとして葉にたくわえられます。
デンプンがあるかどうかを調べるときに使うのがヨウ素液です。
ヨウ素液は、デンプンがあると青紫色に変化します。
酸素
光合成では、養分とともに酸素もできます。
水草に光を当てる実験で出てくる気体の泡は、主に酸素です。
集めた気体に火のついた線香を入れると、線香が激しく燃えることから酸素だと確かめられます。
なぜ光合成は化学変化なの？
化学変化とは、変化の前とは異なる物質ができる変化です。
光合成では、材料である水と二酸化炭素から、養分と酸素という別の物質ができます。
そのため、光合成は化学変化として考えることができます。
ここで重要なのは、物質の名前をただ暗記するのではなく、
何が使われ、何ができたのかを矢印を使った化学反応式のように図示で説明できるようにすることです。
| 分類 | 内容 |
|---|---|
| 材料として使われる物質 | 水、二酸化炭素 |
| 必要なエネルギー | 光のエネルギー |
| 行われる場所 | 葉緑体 |
| できる物質 | デンプンなどの養分、酸素 |
光合成の実験でよく出るポイント
葉を一昼夜暗い場所に置く理由
光を当てる実験の前には、植物を一昼夜暗い場所に置くことがあります。
これは、葉にもともとたくわえられていたデンプンを減らし、実験中の光合成でできたデンプンだけを調べやすくするためです。
葉の一部をアルミニウムはくでおおう理由
同じ葉の中に、光が当たる部分と当たらない部分をつくるためです。
光以外の条件をできるだけ同じにして結果を比べる実験を対照実験といいます。
光が当たった部分だけがヨウ素液で青紫色になれば、光合成には光が必要だと分かります。
葉をあたためたエタノールに入れる理由
葉の緑色を抜き、ヨウ素液による色の変化を見やすくするためです。
エタノールは燃えやすいため、直接火で熱してはいけません。湯につけてあたためます。
ふ入りの葉を使う実験
ふ入りの葉とは、緑色の部分と白い部分がある斑模様の葉のことです。
光を十分に当てたあと、緑色の部分だけが青紫色になれば、光合成は葉緑体のある緑色の部分で行われたと判断できます。
光合成と呼吸を混同しないようにしよう
植物は光合成だけでなく、呼吸も行っています。
呼吸は、酸素を取り入れ、二酸化炭素を出すはたらきです。
植物も昼と夜の両方で呼吸しています。
一方、光合成には光が必要なので、基本的に光が当たっているときに行われます。
光が強い昼は、呼吸より光合成の方がさかんになるため、全体として見ると、
二酸化炭素を取り入れ、酸素を出しているように見えます。
夜は光合成が行われず、呼吸だけが行われるため、
酸素を取り入れ、二酸化炭素を出します。
よくある間違い
光合成で二酸化炭素ができると思ってしまう
光合成では、二酸化炭素は使われる物質です。できる気体は酸素です。
光合成は葉の表面で行われると思ってしまう
二酸化炭素が出入りする場所は気孔ですが、光合成が行われる場所は細胞内の葉緑体です。
光を材料の1つとして書いてしまう
光は水や二酸化炭素のような物質ではなく、変化に必要なエネルギーです。
植物は昼に呼吸をしないと思ってしまう
植物は昼も夜も呼吸します。昼は光合成の方がさかんなため、呼吸が見えにくくなっているだけです。
呼吸をしながら光合成を行っています。
テスト前に最低限ここだけは確認しよう
- 光合成は、光のエネルギーを使って養分をつくるはたらき
- 光合成は葉緑体で行われる
- 材料は水と二酸化炭素
- できる物質はデンプンなどの養分と酸素
- 水は主に根から、二酸化炭素は気孔から取り入れる
- デンプンはヨウ素液で青紫色になる
- アルミニウムはくの実験では、光が必要だと分かる
- ふ入りの葉の実験では、葉緑体が必要だと分かる
- 植物は昼も夜も呼吸している
この9点を説明できれば、光合成の基本問題にかなり対応できます。
確認問題
問1
植物が光を受けて、デンプンなどの養分をつくるはたらきを何といいますか。
問2
光合成は、細胞内のどのつくりで行われますか。
問3
光合成の材料となる物質を2つ答えましょう。
問4
光合成でできる気体は何ですか。
問5
デンプンにヨウ素液を加えると何色になりますか。
問6
葉の一部をアルミニウムはくでおおう実験から、光合成には何が必要だと分かりますか。
問7
植物は昼に呼吸をしていますか。
確認問題の答え
問1 光合成
問2 葉緑体
問3 水と二酸化炭素
問4 酸素
問5 青紫色
問6 光
問7 している
定期テスト直前対策 中2理科「光合成」一問一答PDF
今回学習した内容を、定期テスト対策用の一問一答PDFにまとめました。
- 光合成の材料とできる物質
- 葉緑体・気孔の役割
- ヨウ素液を使う実験
- 光合成と呼吸の違い
- 化学変化としての考え方
を短時間で確認できます。
▶ 中2理科「光合成」一問一答PDFをダウンロード
まとめ 材料・場所・できるものをセットで覚えよう
今回は、光合成の仕組みと化学変化について整理しました。
大切なのは、
- 材料：水と二酸化炭素
- 必要なもの：光のエネルギー
- 場所：葉緑体
- できるもの：デンプンなどの養分と酸素
という4点です。
最後に、言葉の式をもう一度確認しましょう。
水 ＋ 二酸化炭素 → デンプンなどの養分 ＋ 酸素
矢印の前後を自分の言葉で説明できるようにしておくと、用語問題だけでなく実験問題にも対応しやすくなります。
京の算数学 解答#1532
