※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.83>
２｜植物と養分
１ デンプンがつくられるときの条件
生物は有機物（たとえばデンプン）を分解してエネルギーを取り出している。その有機物は，動物ではからだの外から取り入れられ，植物ではからだの中でつくり出される。
一般に，植物の葉は図9のようにたがいに重ならないように配置されている。これにより葉に効率よく日光が当たる。
葉でデンプンができるときの条件を確かめるために，図10のような実験が考えられる。葉にアルミニウムはくをまくことで，日光を当てる部分・当てない部分という条件のちがいをつくり，それ以外の条件は同じになるようにしている。この実験方法により「葉に日光が当たる」という条件と「デンプンができる」という結果を結びつけることができ，このことから「葉の日光が当たった部分のみ，デンプンができる」ということが科学的に検証できる。
ふりかえり
小学校で，葉に日光があたるとデンプンができることを学びましたね。そのとき，どのような方法で実験をしましたか？
もう一度実験を計画してみましょう。
図9 植物の葉のつき方
方法
1 １つの鉢を数日間暗いところに置く❶。
2 葉の一部を日光が当たらないようにおおって（日光を当てる・当てない条件を変えて比べる），鉢ごと日光に当てる（同じ日時，同じ個体，同じ葉で比べる）。
3 葉のおおいをした部分とそうでない部分でヨウ素デンプン反応を確かめる。
結果
おおいをして日光が当たらなかった部分ではヨウ素デンプン反応が起こらなかった。日光に当たった部分でヨウ素デンプン反応が起こった。
❶ あらかじめ，葉に残っているデンプンがない状態をつくる。
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図11のように葉の緑色の部分・そうでない部分❶という１つの条件だけを変えて実験する。すると，色のうすい部分に日光を当てても，ヨウ素デンプン反応が見られないことがわかる。このことから，「日光が当たってデンプンができるには『葉の緑色の部分』という条件が必要である」といえる。
注意!! 換気をよくして実験を行う。
図11 ふ入りの葉でデンプンができる部分を調べる実験
❶ 葉や花などに，もともとの色とは異なる色がまじることがあり，このような状態を「ふ入り」という。
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デンプンは，葉の緑色の部分に日光が当たってできることがわかった。では，デンプンは緑色の葉のどこでできるか，どのように科学的に探究できるだろうか。
探究４ デンプンのできる場所
図12はツバキの葉の断面図です。どのような特徴に気づきますか。また，デンプンはどこでできると考えられますか。
葉は細胞でできているから，問題は「細胞のどこか」ということですね。
図12を見ると，葉の表側の半分の範囲に葉緑体が多いね。葉の裏側の半分は，すき間が多い。
デンプンは，葉の細胞の中のどの部分でできるか。
この実験でもオオカナダモを使います。
葉の緑色の部分でデンプンができることは，図11の実験で確認したよね。
日光が当たると，葉緑体でデンプンができると仮説を立てよう。
日光が当たらなかったら，デンプンはできないともいえるね。
オオカナダモを日光に当てて，デンプンができるかを確かめたいな。p.84〜85を参考に「変える条件」「そろえる条件」を整理しよう。
「変える条件」「そろえる条件」を考えて実験計画を立てないと，結果と原因がわからなくなるんだったね。
変える条件は，日光だけにしないと。
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条件をそろえるために，同じ植物を使って実験する，同じ温度になるように同じ場所に置く，同じ量の水を入れる……。ほかはどうだろう？
変える条件…日光を当てる・当てない
そろえる条件…個体，温度，水，実験をした時刻など，変える条件以外は同じにする
という点に気をつけました。
準備
オオカナダモ，エタノール，ヨウ素液，熱湯，ビーカー，試験管（２），試験管立て，アルミニウムはく，顕微鏡観察用具
１．葉を準備する
同じオオカナダモから，枝分かれした先端を２本取り，一方を試験管に入れ，これを㋐とする。もう一方は，試験管に入れたあと，試験管の外側をアルミニウムはくでおおい，これを㋑とする。㋐と㋑に日光を半日ほど当てる。
白色のLEDライトは，日光に似たはたらきがあります。
２．葉の葉緑体を観察する
㋐と㋑のオオカナダモの先端近くの若い葉を取って，顕微鏡で葉緑体を観察する。
ポイント
先端近くの若い葉は脱色しやすく，日光が当たるとデンプンができる活動がさかんである。
㋐は，調べたい条件で行う実験の「本実験」だよ。「日光を当てる」が条件だね。
㋑は，調べたい条件を対照させる「対照実験」。だから，「日光を当てない」んだね。㋐と結果を比べてみよう。
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基本操作 物質を調べるいろいろな試薬・試験紙・方法
フェノールフタレイン溶液は，中性や酸性のときは無色，アルカリ性のときは赤色になる。
塩化コバルト紙は，かわいた状態では青色であるが，水に触れるとうすい赤色に変わる。
ベネジクト液は，麦芽糖（→p.99）などの物質を検出する試薬である。これらをふくむ溶液にベネジクト液を加えて加熱すると，溶液は赤褐色に変化する。デンプンはベネジクト液には反応しない。
デンプン溶液にヨウ素液を加えると青紫色になる。
二酸化炭素
石灰水に通すと，石灰水が白くにごる。
酸素
火のついた線香が激しく燃える。
水素
気体が音を立てて燃える。
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基本操作 （透過型）顕微鏡の使い方
一般的な顕微鏡では600倍くらいまで拡大できる。プレパラートを作成することで，試料の細かなつくりを観察できる。
注意!! 持ち運ぶときは，片手でアームをしっかり持ち，他方の手で鏡台を下から支えて持つ。
光源には，照明装置を使う形式と，反射鏡に光源装置（蛍光灯など）の光を反射させて使う形式があります。
ポイント
レンズがはずれている場合はレンズをはめる。このとき，接眼レンズ，対物レンズの順にはめて，鏡筒の中にごみが入らないようにする。レンズをはずすときは，対物レンズ，接眼レンズの順にする。
＜照明装置式＞ 光源のスイッチを入れる。接眼レンズをのぞきながら明るさを調節する。
注意!! 絶対に反射鏡に直射日光を当ててはいけない。強い光が目に入り，目をいためることがある。
注意!! 必ず横から見ながら行う。対物レンズをプレパラートにぶつけてこわすことがある。
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３．葉の緑色を脱色する
㋐と㋑の葉を熱湯につけたあと，温めたエタノールに入れ，脱色する。
注意!!
エタノールのにおいで気分が悪くなることがあるので，換気をよくする。
エタノールが入った試験管は必ず湯で温める。エタノールは引火しやすいので，絶対に火のそばで使ってはいけない。
ポイント
温めたエタノールを使うと，葉緑体から緑色の色素が溶け出して葉緑体が透明になり，結果を観察しやすくなる。
４．葉にヨウ素液をつけて観察する
脱色した葉を水洗いしたあと，ヨウ素液をたらし，顕微鏡で葉緑体を観察する。
ポイント
ヨウ素液の濃さは，右の色を目安にする。
結果
ポイント
- ヨウ素液で染まったのは葉のどの部分か。
- 日光に当てた試料とアルミニウムはくでおおった試料で，結果はどのように異なったか。
考察
ポイント
葉の細胞のどの部分でデンプンができたといえるか。それはなぜか。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.90>
探究４ 結果から考察する
図13 探究4の結果例
- 日光に当てたあと脱色した葉にヨウ素液をつけると，葉緑体の部分だけが青紫色に染まった（ヨウ素デンプン反応が確認できた）。
- アルミニウムはくでおおった葉には，ヨウ素デンプン反応が確認できなかった。
日光を当ててから脱色した葉では，細胞内の葉緑体だけにヨウ素デンプン反応が見られたことから，葉緑体にデンプンがあることがわかる。このことから，葉緑体でデンプンができたということができる。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.91>
２ デンプンの原料
探究4では，デンプンができる場所は葉緑体であることがわかった。では，そのデンプンの原料はもともとどこにあったか，どのように科学的に探究できるだろうか。
探究５ デンプンの原料
焼き肉をしているときに，肉と野菜がこげて炭になってしまいました。このことから肉も野菜も有機物で，炭素をふくむことがわかります。動物の炭素は，動物の食物に由来します。では，植物は食物をとらないのに，どうしてからだに炭素があるのでしょうか。探究4までで学んだ考え方をもとに，さらに実験計画の立て方を深めてみましょう。
植物のからだをつくる炭素Cはどこからきたか。
植物は炭素をつくり出せるということかな？
原子をつくり出すことはできないから，外から取り入れるはずだよ。でも，ただの炭素は植物のまわりにはないね。
根から炭素を取り入れるのではないかな？
植物が根から取り入れるのは主に水です。ヘルモント（→p.116）は右のような実験をしました。水だけをあたえてヤナギを５年間育てると，乾燥させた土の質量はほとんど変化しないのに，ヤナギの質量はずっと増えたのです。土にも多少炭素はふくまれていますが，仮に，その炭素で植物が成長したとしたら，計算が合いませんよね。
二酸化炭素にふくまれている炭素を利用していると仮説を立てたら，それを確かめる方法を計画しよう。
前の探究4で，日光を当てないときはデンプンができないとわかっているよ。デンプンができないときに二酸化炭素を吸収するかを調べればいいんじゃない？
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準備
アジサイの葉（ツツジ，サザンカ，ツバキなど），試験管（4），ゴムせん（4），試験管立て（2），ストロー，石灰水，保護めがね
① 試験管㋐と㋑にアジサイの葉を入れ，ストローで軽く息をふきこみゴムせんをする。空の試験管㋒と㋓にも同じように息をふきこむ。
② 試験管㋐，㋒を30分間ほど日光に当てる。㋑と㋓は暗い場所に同じ時間置く。
③ すべての試験管に，少量の石灰水を入れ，ゴムせんをする。試験管をよくふって石灰水の変化を調べる。
結果は右の表のようになった。
㋐と㋓，㋑と㋒を比べても２つの条件が変わっているので，どの原因が結果を決めたのかつきとめられません。
・㋐と㋑を比べると，葉に日光を当てると二酸化炭素が吸収されたといえる。
・㋐と㋒を比べると，日光を当てても葉がなければ二酸化炭素は吸収されないといえる。
●つまり，葉は二酸化炭素を吸収してデンプンをつくるといえる。二酸化炭素には炭素Cがふくまれるので，二酸化炭素が植物のからだをつくっている可能性が高い。
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基本操作 物質を調べるいろいろな試薬・試験紙・方法
フェノールフタレイン溶液は，中性や酸性のときは無色，アルカリ性のときは赤色になる。
塩化コバルト紙は，かわいた状態では青色であるが，水に触れるとうすい赤色に変わる。
ベネジクト液は，麦芽糖（→p.99）などの物質を検出する試薬である。これらをふくむ溶液にベネジクト液を加えて加熱すると，溶液は赤褐色に変化する。デンプンはベネジクト液には反応しない。
デンプン溶液にヨウ素液を加えると青紫色になる。
二酸化炭素
石灰水に通すと，石灰水が白くにごる。
酸素
火のついた線香が激しく燃える。
水素
気体が音を立てて燃える。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.94>
３ 光合成と養分
植物が光のエネルギーを利用してデンプンなどの養分（有機物）をつくり出すことを【光合成】という。植物が光合成を行うには，光のエネルギーのほかに水と二酸化炭素が原料として必要である（図15）。
デンプンなどの養分は，植物体内の化学変化で水に溶けやすい物質に変えられ，からだ全体に運ばれる。運ばれた養分は細胞で消費されて，生命を維持するエネルギー源となったり，からだをつくる物質につくり変えられたりする。また，養分の一部は，種子や果実，いもなどにたくわえられる。これらが芽を出すときには，中にたくわえられた養分をエネルギー源として使う。
① 二酸化炭素CO₂は気孔を通して空気中から取り入れられ，葉緑体にとどけられる。
② 水H₂Oは根から吸収され，葉緑体にとどけられる。
③ 光合成の結果，デンプンなどの養分がつくられ，同時に酸素O₂が発生する。
④ 酸素は気孔から空気中に排出される。
４ 呼吸
図16の実験から，暗いところに置いた植物は二酸化炭素を出していることがわかる。このとき，植物は酸素を取り入れている。つまり，動物だけでなく，植物も呼吸している。これはすべての細胞が呼吸しているためである。
植物は光が当たらないと光合成を行わないが，呼吸は昼も夜も行っている。昼は光合成がさかんに行われるため，植物全体としては，二酸化炭素を取り入れ，酸素を排出しているように見える（図17）。
光合成でつくられたデンプンが師管の中を運ばれるときは，デンプンの分子よりも小さな，ショ糖の分子（水に溶ける）に変えられます。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.255>
資料 植物に日光が当たると二酸化炭素が消費される
① 試験管㋐，㋑に水を入れて，青色に調整した少量のBTB溶液を加え，さらにストローで息をふきこんで酸性（黄色）にする。
② 試験管㋐にオオカナダモを入れ，㋑には何も入れない。
③ 1時間ほど日光に当て，BTB溶液の色の変化を確認する。
BTB溶液は，酸性で黄色，中性で緑色，アルカリ性で青色になる。
アルカリ性（青色）または中性（緑色）のBTB溶液に息をふきこむと，二酸化炭素が水に溶けて酸性（黄色）になる。溶けた二酸化炭素がなくなると，もとの色にもどる。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.256>
資料 植物に日光が当たると酸素が発生する
① 炭酸水素ナトリウム(2g)を溶かした水溶液でペットボトルを満たす（炭酸水素ナトリウムの一部が分解して，二酸化炭素が水に溶けた状態になる）。オオカナダモを入れ，数時間日光に当てると，気体が発生してたまる。
② 気体がある程度たまったら，ペットボトルを水中に沈めてテープをはがし，たまった気体を試験管に集める。
③ 試験管に火のついた線香を入れて，気体を確かめる。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.95>
図16 植物の呼吸を確かめる実験
図17 昼と夜における二酸化炭素と酸素の出入りの関係
図18 植物の昼夜の活動のちがい
細胞は常に細胞呼吸を行っています（→p.69）。これは植物も動物も同じです。植物は光合成だけ行っているわけではありません。気をつけて覚えましょう。
※このウェブページは中学校理科2年の学習内容です。<2年p.256>
資料 酸素と二酸化炭素の値を具体的にはかる
① 鉢植えの植物にポリエチレンの袋をかぶせ，袋にストローをさしこんで，息をふきこむ。
② 二酸化炭素と酸素の濃度を気体測定器で調べる。
③ 息をふきこんだ穴をビニルテープでふさぐ。
④ 鉢ごと日光に2〜3時間当てる。
⑤ 再び袋の中の二酸化炭素と酸素の濃度を調べる。
二酸化炭素に由来する炭素は，エネルギー源として利用されるデンプンなど，からだをつくるタンパク質などの有機物に変えられます。
このとき酸素がよぶんになり，不要物として排出されます。
ニュース
※科学ニュースの更新は2025年4月を目処にはじまります。
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