中学理科中学1年生生物

光合成と呼吸のちがい｜植物の気体の出入りを図解【中1理科】

中1理科でつまずく「光合成と呼吸」を図でやさしく。光合成（二酸化炭素＋水→デンプン＋酸素）と呼吸（酸素→二酸化炭素）のちがい、植物も呼吸していること、昼と夜で気体の出入りが変わる理由、BTB溶液・ヨウ素液の実験まで、まとめて整理できます。

「植物は二酸化炭素を吸って酸素を出す」——そう覚えていませんか？ じつはそれは昼だけの、見かけの話。植物は動物と同じように、一日中こきゅう（呼吸）もしています。光合成と呼吸を「2つの別のはたらき」として図で分けると、中1理科でいちばんこんがらがる「昼と夜の気体の出入り」がスッキリ整理できます。

光合成——光で養分をつくる

植物は、光のエネルギーを使って自分で養分（デンプン）をつくります。これが光合成です。葉の細胞の中にある、緑色の粒葉緑体で行われます。

式で書くと、こうなります。

$\text{二酸化炭素} + \text{水} \xrightarrow{\text{光}} \text{デンプン（養分）} + \text{酸素}$

ポイントは2つ。①光が当たるときだけ行うこと、②葉緑体（緑色の部分）でしか行わないこと。だから、暗いところに置いた植物や、緑色でない部分（ふ入りの白い部分）では光合成は起きません。

呼吸——養分を使ってエネルギーを取り出す

つくった養分は、そのままでは使えません。酸素を使って養分を分解し、生きるためのエネルギーを取り出すはたらきが呼吸です。このとき二酸化炭素が出ます。

呼吸は、わたしたち動物と同じはたらきです。植物も生きている細胞である以上、つねにエネルギーが必要なので、休まず呼吸を続けています。ここが最大の勘ちがいポイント——植物＝二酸化炭素を吸うだけ、ではありません。

光合成と呼吸は、気体の出入りがちょうど逆向きです。光合成は二酸化炭素を吸って酸素を出し、呼吸は酸素を吸って二酸化炭素を出す。この「逆向き」をおさえると、次の「昼と夜」がスッと入ります。

昼と夜で、気体の出入りが変わる理由

植物は光合成も呼吸も両方しています。だから「見かけの気体の出入り」は、どちらが盛んかで決まります。

• 昼（光があるとき）：光合成がとても盛んで、呼吸より勢いが強い。だから差し引きでは二酸化炭素を吸い、酸素を出すように見えます（裏で呼吸もしています）。
• 夜（光がないとき）：光合成は止まり、呼吸だけが残る。だから二酸化炭素を出すだけになります。

「植物＝酸素を出す」というイメージは、昼の見かけだけを切り取ったもの。本当は、呼吸はいつも動いていて、昼はそれを上回る光合成が重なっている——この二重構造が、つまずきの正体です。

セナ

じゃあ、夜の森の中って、酸素がうすくなったりするの…？ 植物が二酸化炭素を出してるなら。

ホクト先生

鋭い！ 夜は植物も呼吸だけになるから、たしかに二酸化炭素は出ている。でも昼のあいだに光合成でたっぷり酸素をつくって、二酸化炭素を吸っているから、一日の合計で見れば植物は酸素を増やしているんだ。「夜は呼吸だけ」と「一日の合計では酸素を出す」は、どっちも正しいんだよ。

実験の見方（BTB溶液・ヨウ素液）

教科書の実験も、「光合成」と「呼吸」のどちらが起きているかで読み解けます。

実験で「光を当てる／当てない」「葉緑体がある／ない」を比べるのは、光合成の2つの条件（光・葉緑体）を確かめるためです。ちがいを1つだけにして比べる、この方法を対照実験といいます。

よくある間違い

やってみよう（練習問題）

光でつくる光合成と、使ってエネルギーにする呼吸。2つを別々の図に分けて「気体の向き」をそろえれば、昼と夜の入れかわりも、教科書の実験も、同じ1つの見方で読み解けます。