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高校生物の光合成の仕組みと覚え方のコツ!過程をわかりやすく解説


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光合成の概要と覚え方

 

光合成

生物という科目の全単元に言えることですが、まず全体像を抑える必要が肝心です。

特に、その現象の生物学的な意味について理解することが大事になってきます。

 

光合成とは何か

 

一般的な教科書には、このように書いてあります。

光合成とは、太陽の光エネルギーをATPの化学エネルギーに変換し, そのエネルギーを利用して有機物を合成するはたらきのことであると。

ここから学ぶべき大事なポイントは、光合成は大きく2つの過程から成り立っているということ

1. 太陽の光エネルギーをATPの化学エネルギーに変換

2. ATPの化学エネルギーを利用して有機物を合成

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化学反応式

 

次に化学反応式を押さえましょう。

生物受験生の中には、化学を勉強していない人や、化学を嫌いという人もいると思います。

化学を受験で使用しない人も、化学基礎の内容はしっかりと押さえておきましょう。

なぜなら、ここを理解しておかないと生物という科目が本当にただの暗記科目になってしまうからです。

 

光合成の反応は以下の通り

6 CO2 +12 H2O → C6H12O6 +6 O2 +6 H2O

この反応式を見て、あれ?と思った方もいると思います。

なぜ左辺と右辺の両方にH2Oが登場するのでしょうか。

6 CO2 +6 H2O → C6H12O6 +6 O2のように書かないのでしょうか。

 

生物の光合成の反応式としては、最初に登場したものが正解。

実は、光合成でグルコース(C6H12O6)1分子を生成するに当たって

6分子の二酸化炭素(CO2)と6分子の水(H2O)を消費

グルコース(C6H12O6)1分子と6分子の酸素(O2)と12分子の水(H2O)が生成します。

光合成全体の過程を理解するためには、6 CO2 +12 H2O → C6H12O6 +6 O2 +6 H2Oという形で理解しなければいけません。

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反応が起こる場所

 

細胞の中にある葉緑体という場所で起こります。

葉緑体の構造も抑えておきましょう。

その内部に扁平な袋状の物質であるチラコイドがあり、その膜に埋め込まれた光合成色素が、光エネルギーを吸収することで、光合成の反応が始まります。

また葉緑体の内部の空間をストロマといい、ここには反応に関わる酵素が含まれています。

 

具体的な反応について

 

次に具体的な反応についてまとめていきます。

太陽の光エネルギーをATPの化学エネルギーに変換

この過程では、2つの物質(NADPHとATP)を作ることが目的で、チラコイドという場所で反応が起こります。

 

① クロロフィルが光のエネルギーを受け取り、水(H2O)が分解されて、酸素(O2)が発生する。

このときに、水(H2O)から電子が取り出される。

この過程で、グルコース(C6H12O6)1分子を生成するに当たり、12分子の水(H2O)が消費されています。

 

② 光化学系IIで取り出された電子が、光化学系Ⅰに電子が移動する過程で、水素イオンがチラコイド膜の内部に溜まり、水素イオンの濃度勾配ができる。

③ チラコイド膜の内部に溜まった水素が、チラコイド膜にあるATP合成酵素を通じて、ストロマに戻る過程で、ATPが合成される。

④光化学系Ⅰに移動した電子は、NADP+に渡されて、NADPHが生成する。

 

ATPの化学エネルギーを利用して有機物を合成

 

この過程では、ストロマという場所で、チラコイド膜で作られた2つの物質(NADPHとATP)を利用してグルコースを合成されます。

 

①気孔から取り込まれた二酸化炭素(CO2)がリブロース二リン酸と結合して分解し,ホスホグリセリン酸になる。

②生じたホスホグリセリン酸はATPのエネルギーとNADPHの還元作用によって, グリセルアルデヒドリン酸が生じる。

③このグリセルアルデヒドリン酸の一部がグルコース(C6H12O6)などの有機物として合成される。

④分解されたグリセルアルデヒドリン酸の残りは、ATPのエネルギーによって再びリブロース二リン酸になる。

この過程で水(H2O)が生じる。この過程で、グルコース(C6H12O6)1分子当たり、6分子の水(H2O)が生成されています。

 

光合成の概要と覚え方コツまとめ

 

生物の勉強で最も大事なのは、何となく理解できただけではなく、上記の内容を自分の言葉で説明できるようにすること

自分の言葉で説明ができるようになることで、少し切り口を変えた問題でも、自力でどうにか解答がひねり出せるようになります。

また生物を学習する上で忘れてはならないのは、一度覚えたことのメンテナンスを忘れないこと

定期的にアウトプットを行い、忘れているなと思ったことはしっかりと時間を取ってインプットし直すようにしましょう。

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