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単語帳
高校2~高校3年生 (16-18歳)

光合成

Photosynthesis

光合成は葉緑体で光エネルギーを使い、二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変える過程です。 明反応はチラコイドでATP・NADPHとO₂をつくり、カルビン回路はストロマでCO₂を固定します。 光が強くなるほど速度は上がりますが、光飽和点を超えるとそれ以上増えません。 スライダーで光の強さを変え、明反応と光合成速度がどう変わるかを見てみましょう。

光から食物を作る
🌿 光合成 = 太陽エネルギーでブドウ糖製造
①植物は光エネルギーを化学エネルギー(ブドウ糖)に変換
②場所:葉緑体(クロロフィルが光を吸収)
③明反応(光必要)+ カルビン回路(CO₂固定)の2段階
光合成過程の可視化
5
💡 光の強さを変えてみよう
①光が強いほど明反応が活発 → ATP·NADPH生成増加
②しかし一定以上では増加しない → 「光飽和点」
③光飽和点以後はCO₂濃度や温度が制限要因
核心公式
光合成全反応式
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
光エネルギーで二酸化炭素と水をブドウ糖と酸素に変換

光合成段階

Chart明反応 vs カルビン回路
区分明反応カルビン回路
場所チラコイド膜ストロマ
光の必要性O(必須)X(直接不要)
入力H₂O·光CO₂·ATP·NADPH
産物ATP·NADPH·O₂G3P(→ ブドウ糖)
反応光リン酸化·水分解CO₂固定·炭素還元
光合成 vs 細胞呼吸

光合成 vs 呼吸

Chart光合成と細胞呼吸の比較
区分光合成細胞呼吸
場所葉緑体ミトコンドリア
反応CO₂+H₂O → ブドウ糖+O₂ブドウ糖+O₂ → CO₂+H₂O
エネルギー光 → 化学エネルギー化学 → ATP
生物植物·藻類ほぼ全ての生物
例題と過去問で確認
例題 1
光合成の明反応とカルビン回路は、葉緑体内のどこでそれぞれ起こるか?
1
明反応は光を吸収する色素が集まったチラコイド膜で起こる。
2
カルビン回路はチラコイドの外側の液体であるストロマで起こる。
明反応:チラコイド膜 / カルビン回路:ストロマ
明反応は膜(チラコイド)で、カルビン回路は基質(ストロマ)で起こる。明反応のATP·NADPHがカルビン回路の燃料になる。
例題 2
ある植物に光を当てると見かけの気体の出入りが0になった(見かけの光合成量 = 0)。この点で実際の光合成量と呼吸量の関係は?
1
見かけの光合成量 = 実際の光合成量 − 呼吸量 である。
2
見かけの光合成量が0なら実際の光合成量 = 呼吸量で、このときの光の強さを光補償点という。
光合成量 = 呼吸量(光補償点)
光補償点では光合成で作ったO₂を呼吸が使い切り、見かけの変化が0になる。これより暗いと呼吸が優勢になる。
共通テスト類題
植物の光合成についての説明として正しいものは?
明反応はストロマで起こる
明反応で水が分解されてO₂が発生する
カルビン回路は光があるときだけ直接進行する
ブドウ糖は明反応の直接の産物である
光飽和点を超えても光を強くすれば光合成速度は上がり続ける
② 明反応で水が分解されてO₂が発生する
1
明反応では水(H₂O)が分解されて酸素(O₂)が放出され、ATP·NADPHができる。
2
明反応はチラコイド膜で起こり(①)、カルビン回路は光が直接必要なく(③)、ブドウ糖はカルビン回路の産物で(④)、光飽和点以降は光を強めても速度は上がらない(⑤)。
総まとめ
光合成の核心
6CO₂ + 6H₂O + 光エネルギー → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
葉緑体で光エネルギーを化学エネルギーに変換
🎯 試験ポイント
①明反応:チラコイド·水分解(H₂O → O₂)·ATP/NADPH生成
②カルビン回路:ストロマ·CO₂固定·G3P生成(ブドウ糖の原料)
③光飽和点:光強度を上げても光合成速度が増えない
④光補償点:光合成速度=呼吸速度(見かけのO₂変化=0)
⑤制限要因:光強度·CO₂濃度·温度
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