思考 . □88C4 植物 CAM 植物 (3) 次の文章 I, II を読み, あとの問いに答えよ。 I 陸上の植物は, 気孔を通して, 光合成や呼吸に必要なガス交換を行うとともに, (ア) を行っている。 植物は,反応式 ① で示される光合成によって, 炭水化物を で進行する反応でつくられた (ウ)によって還元され, 炭水化物になる。 二酸化 つくる。 光合成においては, 大気中から取り込まれた二酸化炭素が、 葉緑体の(イ) 炭素が固定されるこの経路は(エ)と呼ばれ,ふつうの陸上植物では葉緑体の (オ)で進行する。植物の呼吸では,基質が炭水化物であるとき,反応式②のよ 4章 うに基質が酸化される。 乾燥地帯に生育するサボテン 類のような多肉植物は、ふつう の陸上植物と違った特徴をもっ ている。例えば, 大気中から取 り込まれた二酸化炭素は,次の 式でまとめられる反応で,いっ たんリンゴ酸の形で固定される (図1 図2参照)。 反応式 ③ C6H12O6+2CO2 100 二酸化炭素量 0 12 18 24 6 12 図 1 時刻(時) 多肉植物によって取り込まれた 二酸化炭素量 (相対値)の日変化 2C4H6O5 100 有機酸量 0 12 18 24 6 12 図2 時刻 (時) 多肉植物体内の有機酸量 (相対値) の日変化 そして、この有機酸からつくられる二酸化炭素が光合成に使われる。 有機酸がつ くられるときに取り込まれるガスの量を測定したところ, 図3のような結果を得た。 なお、二酸化炭素のない実験条件下では,見かけの呼吸商はゼロに近かった。 また, 多肉植物の気孔が開閉するようすは,図4に示すように、ふつうの植物の場合と違っ ている。 200固定された二酸化炭素の量 取り込まれた二酸化炭素の量 mg 100- ガス量 〔m/ 組織 100g] 取り込まれた酸素の量 ふつうの植物 多肉植物 10- 気孔の開度 T T 1 2 3 4 5 6 7 8 時間 図3 有機酸がつくられるときに使われるガス量 0 12 18 24 6 12 時刻〔時〕 図4 多肉植物とふつうの植物 の気孔の開度(相対値) (1)文章中のア~オに最も適した語句を, 下線部の反応式①・②に当てはまる反応式 を書け。 2) 多肉植物が,(a)おもに昼に行っている化学反応と, (b)おもに夜に行っている化学 反応を,反応式 ①~③の中からそれぞれすべて選び、番号を書け 3)図3で,大気中から取り込まれた二酸化炭素よりも、固定された二酸化炭素が多 い理由について述べよ。 ) 多肉植物の乾燥条件に対する適応のしくみについて 150字以内で述べよ。 5) サボテンのような多肉植物は、光合成の様式による分類では何と呼ばれるか。 (京都大)

88 Ca植物 CAM 植物 (3) 解答 (1) ア蒸散イチラコイドゥ 還元型補酵素 (NADPH) カルビン回路 (カルビン・ベンソン回路) オストロマ 反応式 ①... 6CO2 +12H2O→C6H12O6 + 602 + 6H2O 反応式② ・・・ C6H12O6+6026CO2 + 6H2O (2) (a) 1, 2 (b) 2, 3 [[]) MAO (3)図3より、取り込まれた二酸化炭素量と, 呼吸によって取り込まれた酸素量の和が, 固定された二酸化炭素量にほぼ等しいことから, 呼吸で発生した二酸化炭素もリンゴ酸 の形で固定されるため。万 ( (4) 乾燥条件下では高温になる昼間に気孔が開くと, 過度の蒸散が起こる。 したがって 多肉植物は、昼間光合成に用いる二酸化炭素を比較的気温の低い夜間に気孔を開いて取 り入れ有機酸として固定し、呼吸で生成した二酸化炭素も大気中に放出することなく固 定することにより,水の損失を最小限に抑えている。 (140字) (5) CAM 植物 イの笑うとしてチラコイド グラナ正でなり (a)