カルビン回路の図ジェネレーター
必要な図を説明すると、ラベル付きのカルビン回路の図ができます。ルビスコによるCO₂の固定、GAPへの還元、RuBPの再生まで、出入りする分子の数も描きます。下からラベル付き版と空欄版も無料で閲覧できます。
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ラベル付きのカルビン回路の図（解答）
3つの段階とすべての分子に名前を付けた図。CO₂とRuBPからGAPまで。解答として印刷するか、復習プリントとして配れます。
空欄のカルビン回路の図（穴埋め用）
同じ図のラベルをすべて空欄の解答線に置き換えたものです。プリント、小テスト、定期試験の問題にそのまま使えます。
カルビン回路の図とは？
カルビン回路の図は、葉緑体が二酸化炭素から糖をつくる3つの段階を示す図です。ルビスコがCO₂をRuBPに固定し、ATPとNADPHが生成物をGAPに還元し、GAPの大部分がRuBPの再生に使われます。回路はストロマで進みます。
要点
- 回路は葉緑体のストロマで進みます。二酸化炭素は気孔から葉に入り、ストロマまで拡散します。ここで、光を直接使わない光合成の反応が起こります。
- 3回転で3分子のCO₂を固定し、1分子のGAPを送り出します。ルビスコが3分子のCO₂を3分子のRuBPに結合させて6分子のPGAができ、6分子のATPと6分子のNADPHがそれを6分子のGAPに還元します。1分子のGAPが回路を出て、残りの5分子が3分子のRuBPにつくり直されます。
- GAP 1分子にATP 9分子とNADPH 6分子が必要です。ATPのうち6分子が還元に、3分子がRuBPの再生に使われます。ADPとNADP⁺はチラコイドの反応に戻って再び充電されます。
- グルコース1分子には6回転が必要です。1回転で炭素原子を1個固定するので、6個の炭素からなるグルコース1分子（GAP 2分子分）をつくるには回路が6回まわります。
- 「暗反応」は誤解を招く呼び名です。光を直接使う段階はありませんが、回路はチラコイドでつくられたATPとNADPHで進み、これらは100万分の1秒ほどしかもちません。光と無関係ではなく、夜だけ進むわけでもありません。
カルビン回路の図の作り方
図を説明する
用途とどこまで詳しく描くかを伝えます。分子の数まで入れた全過程ラベル付きの図、かんたんな全体図、チラコイドの反応とカルビン回路を並べた図など。一文で十分です。
スタイルを選ぶ
デフォルトはフラットで清潔な教科書スタイル。白背景に、まっすぐな引き出し線付きのラベル。水彩、線画、3D などの仕上げも選べます。
調整して書き出す
生成結果はワークスペースに開き、部分的な描き直し、キャンバス上でのラベル編集、アップスケール、高解像度での書き出しができます。
カルビン回路の分子とそれぞれの役割
ラベル付きのカルビン回路の図に通常描かれる分子と酵素、それぞれが何で、回路でどんな役割をもつかをまとめました。短いセットを指定しない限り、これがデフォルトのラベルです。
| 分子 | 何か | 回路での役割 |
|---|---|---|
| 二酸化炭素（CO₂） | 炭素の供給源。気孔から空気中を取り込む | 第1段階でRuBPに固定される。1回転に1分子 |
| ルビスコ（RuBisCO） | 酵素リブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ | CO₂をRuBPに結合させる固定反応を触媒する |
| RuBP（リブロース-1,5-ビスリン酸） | リン酸基を2つもつ炭素5個の糖 | CO₂を受け取る。第3段階で再生され、回路が続く |
| PGA（3-ホスホグリセリン酸） | リン酸基を1つもつ炭素3個の酸 | 最初の生成物。CO₂ 1分子の固定につき2分子できる |
| ATP | チラコイドの反応でつくられるエネルギーの運び手 | 還元（3回転で6分子）と再生（3回転で3分子）で使われる |
| NADPH | チラコイドの反応でつくられる電子の運び手 | PGAをGAPに還元する電子を渡す（3回転で6分子） |
| GAP（グリセルアルデヒド-3-リン酸） | 炭素3個のリン酸化された糖 | 生成物。6分子のうち1分子が回路を出てグルコースなどになり、5分子は再利用される |
| ADPとNADP⁺ | エネルギーを渡し終えた運び手 | チラコイド膜に戻り、チラコイドの反応で再び充電される |
どこまで描くかは学習段階で変わります。入門ではCO₂が入り、糖が出て、ATPとNADPHが回路を動かす流れで足りることが多く、高校の生物や大学ではルビスコ、RuBP、PGA、GAPの名前と、3回転分の分子の数まで加わります。必要なラベルを指定すれば、それだけが描かれます。
チラコイドで起こる反応とカルビン回路の違い
チラコイド膜で起こる反応は光エネルギーを受け取り、水を分解して酸素を放出し、ATPとNADPHをつくります。カルビン回路はストロマでそのATPとNADPHを使い、二酸化炭素を固定して糖をつくります。前者が光を化学エネルギーに変え、後者がそれを炭素化合物にたくわえます。
| チラコイドで起こる反応 | カルビン回路 | |
|---|---|---|
| 場所 | チラコイド膜 | ストロマ |
| 光を直接使うか | 使う | 使わないが、チラコイドの反応のATPとNADPHが必要 |
| 取り込むもの | 光、水、ADP、NADP⁺ | CO₂、ATP、NADPH |
| 生じるもの | 酸素、ATP、NADPH | GAP、ADP、NADP⁺ |
| 主な構成要素 | 光化学系II、光化学系I、電子伝達系、ATP合成酵素 | ルビスコとRuBP |
| 炭素 | 固定されない | CO₂が有機物に取り込まれる |
| 別名 | 光化学反応 | カルビン・ベンソン回路、かつての「暗反応」 |
2つの反応を1つの葉緑体のつながった半分として描き、ATPとNADPHがチラコイドからストロマへ、ADPとNADP⁺が逆向きに戻るようにします。カルビン回路から酸素が出ている図や、チラコイドの反応がCO₂を取り込んでいる図は、まず疑うべきまちがいです。
カルビン回路の図はどこで使われる？
カルビン回路の図は、主に生物の授業で使われます。穴埋めプリント、光合成の授業、試験対策のほか、植物が炭素を固定するしくみを扱う植物生理学や作物の研究にも使われます。違いは詳しさです。入門ではCO₂が入り糖が出る流れ、大学では3回転分のすべての分子の数まで描きます。
高校の生物
生物基礎から生物、大学入試対策までのプリントや復習用資料。光合成の後半の反応として、ラベル付きの回路図と同じ図の空欄版をセットで使います。
光合成の授業
2つの反応を結ぶ図。チラコイドの反応がATPとNADPHをストロマの回路へ渡すようすを示し、光合成と呼吸を比べます。
試験対策
分子の数を入れた1枚のまとめ。入試では「GAP 1分子に必要なATPはいくつか」「炭素を固定する酵素は何か」「残り5分子のGAPはどうなるか」といった形で問われます。
植物生理学と研究
暑く乾いた環境への炭素固定の適応（サボテンは夜に気孔を開いてCO₂を取り込み、昼に回路を回す）や、作物の炭素固定の効率を上げる研究の図。
カルビン回路の図についてよくある質問
ラベル付きのカルビン回路の図には何を描けばいいですか？
標準のセットは、CO₂の固定、還元、再生の3段階と、CO₂、ルビスコ、RuBP、PGA、ATP、ADP、NADPH、NADP⁺、GAP、回路を出ていくGAP、そして3回転分の分子の数です。これがデフォルトです。ラベルを減らすよう指定すれば、その分だけ描かれます。
生徒が書き込む空欄のカルビン回路の図は手に入りますか？
入ります。このページの空欄版を無料で閲覧するか、空欄版を指定すれば、すべてのラベルが空欄の解答線に置き換わります。ラベル付き版がそのまま解答になるので、2枚一組で印刷できます。
カルビン回路の3つの段階は何ですか？
CO₂の固定、還元、再生です。固定ではルビスコがCO₂をRuBPに結合させてPGAができ、還元ではATPとNADPHがPGAをGAPに変え、再生ではGAPの大部分がATPを使ってRuBPにつくり直され、次のCO₂を受け取れるようになります。
カルビン回路は葉緑体のどこで起こりますか？
葉緑体のストロマ、つまりチラコイドのまわりの液体部分です。チラコイドの反応はチラコイド膜で起こるので、そこでつくられたATPとNADPHは回路が必要とするすぐそばで放出されます。
カルビン回路に入るものと出るものは何ですか？
3回転で、CO₂ 3分子、ATP 9分子、NADPH 6分子が入り、GAP 1分子、ADP 9分子、NADP⁺ 6分子が出ます。ADPとNADP⁺はチラコイドの反応に戻って再び充電され、GAPはグルコースなどの材料になります。
グルコース1分子をつくるのに、カルビン回路は何回まわりますか？
6回です。1回転で炭素原子を1個固定するので、3回転で炭素3個のGAPが1分子、6回転で炭素6個のグルコース1分子分のGAP 2分子ができます。必要なのはATP 18分子とNADPH 12分子です。
ルビスコは何をする酵素ですか？
炭素を固定する酵素で、CO₂をRuBPに結合させ、1回の反応で2分子のPGAをつくります。正式名はリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼで、ストロマで、回路がたえず再生するRuBPに作用します。
カルビン回路はなぜ「暗反応」と呼ばれていたのですか？
光を直接使う段階がないからですが、実際には光に依存しています。回路はチラコイドの反応がつくるATPとNADPHで進み、これらは100万分の1秒ほどしかもちません。そのため「暗反応」という古い呼び名は誤解を招きます。回路は夜だけ進むわけではありません。
中学生向けのかんたんなカルビン回路の図もつくれますか？
つくれます。かんたんな全体図を指定すると、要点だけの図になります。入っていく二酸化炭素、回路を動かすATPとNADPH、出ていく糖、再生される最初の分子です。入門ならラベルは5つ以下で足ります。
一般的な画像生成AIと何が違いますか？
題材についての指示が組み込まれています。どの画像も教科書どおりの描き方（各段階を本来の順に閉じた輪の上に置き、出入りするものを示す矢印でつなぐ）に従い、各ラベルを正確な表記で描くよう指示されます。印刷前に教科書や授業の用語と照らし合わせてください。キャンバス上でどのラベルもその場で直せます。
生成した図は授業や論文に使えますか？
使えます。生成した図はあなたのものです。プリント、発表資料、配布資料、学位論文、投稿論文で使えます。モデルにもよりますが、最大 4K の高解像度ラスターで書き出せます。
生成後にラベルを変更できますか？
できます。結果はキャンバスのワークスペースで開き、図のラベルが認識されています。文字の修正や翻訳、引き出し線の移動、一部の描き直し、色の変更が、図全体を作り直さずに行えます。
