光合成とは？しくみ・反応・式をわかりやすく解説【高校生物】
光合成とは？
光合成とは、植物・藻類・シアノバクテリアなどが光エネルギーを使って、二酸化炭素と水からブドウ糖（有機物）と酸素を作り出す反応です。地球上の生命を支えるエネルギー変換の根本です。
光合成のしくみ・化学反応式
光合成の化学反応式
$$6CO_2 + 12H_2O \xrightarrow{\text{光}} C_6H_{12}O_6 + 6H_2O + 6O_2$$
光合成が行われる場所
- 細胞内の葉緑体（クロロプラスト）で行われる
- 葉緑体の内部構造：チラコイド（光合成の光反応）・ストロマ（カルビン回路）
2段階の反応
| 反応 | 場所 | 内容 |
|---|---|---|
| 光反応 | チラコイド | 光エネルギーで水を分解、ATPとNADPHを生成、O₂放出 |
| カルビン回路（暗反応） | ストロマ | CO₂固定、ATPとNADPHを使ってブドウ糖合成 |
光合成の覚え方・つまずきポイント
- チラコイク（光反応）→ ストロマ（暗反応）の流れを図で覚える
- 「光合成＝O₂を出す」「呼吸＝O₂を使う」の違いを混同しない
- 見かけの光合成量＝総光合成量−呼吸量の式は試験頻出
光合成の具体例3選
-
葉の緑色がクロロフィルの色
葉緑体に含まれるクロロフィルが赤・青の光を吸収し、緑の光を反射するため葉は緑に見える。 -
光合成速度と光の強さ
光補償点（光合成量＝呼吸量）・光飽和点（最大光合成速度）が問題によく出る。 -
光合成と呼吸の関係
昼は光合成（CO₂吸収）、夜は呼吸（CO₂放出）。見かけの光合成量＝総光合成量−呼吸量。
光合成の関連用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| クロロフィル | 葉緑体の光吸収色素 |
| チラコイク | 葉緑体内の膜構造、光反応の場 |
| ストロマ | 葉緑体内部の液状部分、暗反応の場 |
| ATP | 光合成で合成されるエネルギー通貨 |
| カルビン回路 | CO₂を固定してブドウ糖を合成する回路 |
| 光補償点 | 光合成量＝呼吸量となる光の強さ |
光合成が出る試験問題パターン
選択問題パターン
光合成の光反応が行われる場所はどこか。
① ストロマ ② チラコイド ③ 核 ④ ミトコンドリア
→ 正解：② チラコイド
記述問題の切り口
– 光反応と暗反応（カルビン回路）の違いを説明せよ
– 光合成速度に影響する環境因子を3つ挙げよ（光・CO₂濃度・温度）
よくある質問（FAQ）
Q1. 光合成とは何ですか？わかりやすく説明してください。
植物が光を使って、空気中のCO₂と水からブドウ糖（栄養）と酸素を作る反応です。
Q2. 光合成が起きる原因は？
葉緑体のクロロフィルが光エネルギーを吸収し、それを使って化学反応を進めることで起きます。
Q3. 光合成と呼吸の違いは？
光合成はCO₂を吸収してO₂を放出し有機物を合成（光エネルギー→化学エネルギー）。呼吸はO₂を使い有機物を分解してCO₂を放出（化学エネルギー→ATP）。
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