【中1理科】光合成のしくみと実験｜材料・できるもの・ヨウ素液とBTB溶液の使い分け

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高校受験ラボ・進学塾リードアップ代表の山田優輔です！
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• 光合成って、結局なにをしているのか分からない…
• 「二酸化炭素」と「酸素」、どっちが出てどっちが入るのか混乱する…
• ヨウ素液やBTB溶液の実験が、テストで出るたびに間違える…

こういう人向けに、光合成のしくみと実験を、テスト前に読める長さでまとめました。

結論からいうと、覚えることは次の1つです。

光合成は、植物が光を受けて、二酸化炭素と水からデンプンと酸素をつくるはたらきです。

実験は、「何を変えて、何をそろえたか」を見れば、答えは決まります。

光合成とは

光合成とは、植物が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と酸素をつくるはたらきです。

式で書くと、次のようになります。

二酸化炭素 ＋ 水 →（光）→ デンプンなど ＋ 酸素

光合成が行われるのは、細胞の中にある葉緑体という緑色の小さな粒です。

葉が緑色に見えるのは、この葉緑体があるからです。

光合成のしくみ

材料はどこから来て、できたものはどこへ行くのか

光合成の材料は、二酸化炭素と水の2つです。

二酸化炭素は、葉の裏側に多い気孔という小さな穴から取り入れます。

水は、根から吸い上げられて、道管を通って葉まで届きます。

葉緑体で光を受けると、この2つからデンプンと酸素がつくられます。

できた酸素は、気孔から空気中に出ていきます。

図でも、「気孔から入る二酸化炭素」と「気孔から出る酸素」の矢印が逆向きになっていることを確かめておきましょう。

デンプンはそのまま運ばれるわけではない

光合成でできたデンプンは、水にとけにくい物質です。

そのため、水にとける物質に変えられてから、師管を通って植物の体のすみずみに運ばれます。

道管は「水の通り道」、師管は「養分の通り道」と覚えましょう。

光合成は、いつも行われているわけではない

光合成が行われるのは、光が当たっているときだけです。

一方、植物も生きているので、呼吸は昼も夜も1日中行っています。

呼吸では、酸素を取り入れて二酸化炭素を出します。

昼は光合成のほうが活発なので、全体としては「二酸化炭素を取り入れて、酸素を出している」ように見えます。

夜は光合成が止まるので、呼吸だけが行われて、二酸化炭素を出しています。

光合成を確かめる実験

光合成の実験は、入試でもテストでもよく出ます。

考え方は、調べたい条件だけを変えて、ほかの条件はそろえることです。

これを対照実験といいます。

デンプンができたかを調べる: ヨウ素液

光合成でデンプンができたかどうかは、ヨウ素液で調べます。

デンプンがあると、ヨウ素液をつけた部分が青紫色に変わります。

ただし、葉は緑色のままだと色の変化が見えにくいので、先に葉の色を抜きます。

1. 葉をあたたかい湯につけて、葉をやわらかくする
2. 温めたエタノールに入れて、葉の緑色を脱色する（エタノールは引火しやすいので、直接火にかけず、湯であたためる）
3. 水で洗う
4. ヨウ素液をたらして、色の変化を見る

二酸化炭素が出入りしたかを調べる: BTB溶液

二酸化炭素の増減は、BTB溶液の色で調べます。

二酸化炭素は水にとけると酸性を示すので、BTB溶液は二酸化炭素が多いほど黄色に近づきます。

オオカナダモを入れた液に光を当てると、光合成で二酸化炭素が使われて減るので、液は青色のほうに変わります。

光を当てないと、光合成が行われず、呼吸で二酸化炭素が出るだけなので、液は黄色のままか、より黄色に近づきます。

よくある間違い

①「植物は光合成だけをしている」と思ってしまう

植物は、光合成と呼吸の両方をしています。

光合成は光が当たるときだけ、呼吸は1日中です。

「夜の植物は二酸化炭素を出している」という問題は、毎年のように出ます。

②二酸化炭素と酸素の矢印を逆にしてしまう

光合成では、二酸化炭素が入って、酸素が出ます。

呼吸では、酸素が入って、二酸化炭素が出ます。

「光合成は二酸化炭素を使う」と、材料のほうを先に覚えてしまうと、間違えにくくなります。

③ヨウ素液の結果を、「葉が緑色かどうか」で答えてしまう

調べているのは、葉の色ではなく、デンプンがあるかどうかです。

青紫色になったところは、光合成が行われてデンプンができたところです。

色が変わらなかった部分は、デンプンができなかった部分と答えます。

入試ではこう出る

入試でいちばんよく出るのは、ふ入りの葉を使ったヨウ素液の実験です。

ふとは、葉の中で葉緑体がなく、緑色でない白い部分のことです。

次の図のように、ふ入りの葉の一部をアルミニウムはくでおおって、日光に当てます。

この葉を脱色してヨウ素液をつけると、青紫色になるのは、はくでおおっていない緑色の部分だけです。

ほかの部分と比べると、次のことが分かります。

もう1つよく出るのが、BTB溶液とオオカナダモの実験です。

光を当てる試験管と、箱などで光をさえぎる試験管を並べて、色の変化を比べます。

このタイプでは、「光があたったか」「植物が入っているか」を整理して、どこが違うかを見つけるのがコツです。

記述問題では、「光合成で二酸化炭素が使われたから」「呼吸で二酸化炭素が出たから」のように、理由まで書きます。

練習問題

問1 光合成が行われる、細胞の中にある緑色の小さな粒を何といいますか。

問2 光合成の材料になる2つの物質と、光合成でできる2つの物質を、それぞれ答えなさい。

問3 ふ入りの葉の一部をアルミニウムはくでおおい、数時間日光に当てました。

（上の「入試ではこう出る」の、ふ入りの葉の図）

その後、葉を湯につけ、あたためたエタノールで脱色して、ヨウ素液をつけました。

(1) 青紫色になる部分は、どこですか。

次のア〜ウから選びなさい。

• ア ふの部分
• イ はくでおおった緑色の部分
• ウ はくでおおっていない緑色の部分

(2) はくでおおった緑色の部分と、おおっていない緑色の部分を比べると、光合成に何が必要だと分かりますか。

問4 上のBTB溶液の図のように、息を吹きこんで黄色にしたBTB溶液を、A・Bのびんに入れ、オオカナダモを入れてふたをしました。

Aは光を当て、Bは箱でおおって光が当たらないようにして、しばらく置きます。

(1) Aの液は、何色に変わりますか。

(2) Bの液は、何色のままですか。

問5（記述） 夜の植物は、光合成が行われていないのに、空気中に二酸化炭素を出します。

その理由を書きなさい。

解答と解説

問1 答え: 葉緑体

光合成は、細胞の中の葉緑体で行われます。

問2 答え: 材料は二酸化炭素と水、できる物質はデンプン（など）と酸素

二酸化炭素 ＋ 水 →（光）→ デンプンなど ＋ 酸素 の式のとおりです。

問3 (1) 答え: ウ

青紫色になるのは、デンプンができた部分です。

光合成には、光と葉緑体の両方が必要です。

ふの部分は葉緑体がないので、光が当たってもデンプンはできません。

はくでおおった緑色の部分は、葉緑体はありますが、光が当たらないので、デンプンはできません。

光も葉緑体もそろっているのは、はくでおおっていない緑色の部分だけです。

(2) 答え: 光

この2つは、葉緑体があるという点が同じで、光が当たったかどうかだけが違います。

そのため、結果の違いは光の有無によるものだと分かります。

問4 (1) 答え: 青色

Aは光が当たるので、オオカナダモが光合成をして、液にとけている二酸化炭素を使います。

二酸化炭素が減ると、液は酸性からアルカリ性のほうへ変わり、黄色から緑色を通って青色になります。

(2) 答え: 黄色

Bは光が当たらないので、光合成は行われません。

呼吸で二酸化炭素が出るので、液は酸性のままで、黄色が保たれます。

問5 答えの例: 夜は光が当たらず光合成が行われないが、呼吸は1日中行われていて、呼吸で二酸化炭素が出るから。

「光合成が止まっている」と「呼吸は続いている」の両方を書くのが、記述のポイントです。