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高等学校範囲の生物・生物基礎の要点を体系にまとめました。概要に加えて、深い理解につながる重要語句の詳細な説明を用意しています。この範囲に限らず、生物は語句の意味の暗記と各々の現象や構造についての理解が必要です。模式図は省略していますが、適宜図説などをご参照ください。
今回は生命現象と物質のうち、光合成と窒素同化を扱います。
光合成と窒素同化
光合成
同化のうち、二酸化炭素をもとに有機物を合成するはたらきを炭酸同化といいます。光合成ではクロロフィルやカロテノイドなどの光合成色素によって光エネルギーが吸収されます。葉緑体のチラコイド膜では光エネルギーが吸収され、ATPNADPHが合成されます。葉緑体のストロマでは二酸化炭素から有機物を合成する反応が行われ、この反応系をカルビンベンソン回路といいます。
光合成の全体の式
6CO₂+12H₂O+光エネルギー → C₆H₁₂O₆+6H₂O+6O₂
光合成色素
光合成色素の種類
光合成色素は葉緑体のチラコイドに存在し、生物の種類によって色素の種類も異なっています。ただ、主色素はどれもクロロフィルaです。
光合成色素
-
シアノバクテリア
クロロフィルa
フィコシアニン フィコエリトリン
-
褐藻類
クロロフィルa
クロロフィルc フコキサンチン
-
緑藻類 陸上植物
クロロフィルa
クロロフィルb カロテン キサントフィル
色素を分離する方法として、クロマトグラフィーがあります。
吸光度
光合成色素にはさまざまなものがあるが、それぞれ吸収する光の波長が異なる。各光合成色素の光の吸収の割合をグラフにあらわしたものを吸収スペクトルといいます。また、光の波長と葉の光合成の効率の関係をあらわしたものを作用スペクトルといいます。
グラフの形がクロロフィルaに影響されていることから、クロロフィルaが多く含まれていることがわかります。
チラコイドで起こる反応
光化学系Ⅱの水の分解により、酸素、水素イオン、電子が生じる
生じた電子が電子伝達系を通り、ATPをつくる
光化学系Ⅰで再びエネルギーを得た電子がNADPHをつくる
水の分解で生じた電子が電子伝達系に伝達されるときにATPを合成する過程を光リン酸化といいます。また、クロロフィルが活性化し、電子を放出する反応を光化学反応といいます。
電子が電子伝達系に伝達されるときにATPが合成される過程をなんという?
光リン酸化
ストロマで起こる反応
ストロマではリプロース二リン酸カルボキシラーゼ(ルビスコ)など多くの酵素群のはたらきで、チラコイドで合成されたATPやNADPHを利用して、二酸化炭素が還元されて糖が合成されます。この反応は回路反応であり、カルビンベンソン回路といいます。
葉の波長ごとの光合成速度をグラフにあらわしたものは?
作用スペクトル
窒素同化
体外から取り入れた窒素化合物をもとに有機窒素化合物を合成する働きを窒素同化といいます。
植物の窒素同化
大気中の窒素は根粒菌などの窒素固定細菌によってNH₄⁺になる
土壌中のNH₄⁺は亜硝酸菌や硝酸菌などによって硝酸イオン(NO₃⁻)になる
植物はNH₄⁺やNO₃⁻を根から吸収し、有機窒素化合物をつくる
大気中の窒素をとりこんでアンモニウムイオンにする働きを窒素固定といいます。窒素同化と窒素固定の違いをおさえましょう。
動物は植物のように無機窒素化合物から有機窒素化合物を合成できず、食物として摂取したものをアミノ酸にまで分解してそこから新たな有機窒素化合物を合成します。また、自ら合成できず、直接食物として取り込むしかないアミノ酸を必須アミノ酸といいます。
読んでくれてありがとう。図説もみてイメージをつかんでね。