葉緑体の図ジェネレーター
二重の包膜、ストロマ、チラコイド、グラナに加え、チラコイド膜上の明反応、光化学系、Zスキームまで、ラベル付きや空欄の葉緑体の図を作ります。生物の試験対策向けです。
葉緑体の図の例
全ラベル付き、かんたんな全体図、チラコイドの反応とカルビン回路、穴埋め版の4つの葉緑体の図です。いずれも添えたプロンプトから実際に生成した図で、クリックで読み込んで編集できます。
ラベル付きの葉緑体の図：葉緑体の各部の名称とはたらき
ラベル付きの葉緑体の図に通常描かれる構造、そのはたらき、図での位置をまとめました。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。
| 構造 | はたらき | 図での位置 |
|---|---|---|
| 外膜 | 二重膜の包膜の外側の膜 | 細胞小器官のいちばん外側の境界 |
| 膜間腔 | 包膜の2枚の膜の間のせまいすき間 | 外膜と内膜の間の細い帯 |
| 内膜 | 包膜の内側の膜。ストロマへ出入りする物質を調節する | 外膜のすぐ内側 |
| ストロマ | カルビン回路がCO₂から糖をつくる液状の部分 | 内膜の内側全体 |
| チラコイド | クロロフィルをもち、光を使う反応が起こる扁平な膜の袋 | ストロマ全体。多くは積み重なる |
| グラナ | チラコイドが積み重なったもの | ストロマに散らばるいくつかの積み重なり |
| チラコイド内腔 | チラコイドの内側の空間。ここにたまる水素イオンがATP合成酵素を動かす | それぞれの円盤の内側 |
| ストロマチラコイド（ストロマラメラ） | グラナどうしをつなぐ積み重ならないチラコイド | グラナの間を走る薄い膜 |
| 葉緑体DNA | 葉緑体自身のゲノム。1本の環状染色体 | ストロマの小さな輪 |
| リボソーム | 葉緑体DNAにコードされたタンパク質をつくる | ストロマの小さな点 |
| デンプン粒 | 光合成でできた糖をたくわえる | ストロマの楕円形の粒 |
どこまで描くかは学習段階で変わります。中学理科や生物基礎では外膜、内膜、ストロマ、チラコイド、グラナで足りることが多く、高校の生物や大学ではチラコイド内腔、ストロマチラコイド、葉緑体DNA、リボソーム、デンプンまで加わります。必要なラベルを指定すれば、それだけが描かれます。
手描きのイラストからチラコイド膜まで：葉緑体の図の種類
葉緑体の図は、細胞小器官の輪郭までで終わるものもあれば、1枚の膜の中のタンパク質まで描くものもあります。描く範囲を選んでください。指定がなければ、光合成の2つの段階を書き込んだ上の断面図になります。
葉緑体のイラスト（手描き用）
生徒が手で写す版です。二重の輪郭の楕円に、細い橋でつながった円盤の積み重なり（グラナ）を3〜4つ描き、そのまわりをストロマとします。ラベルは外膜、内膜、ストロマ、チラコイド、グラナの5つ。よくあるまちがいは、輪郭を1本にしてしまうことと、積み重なりをつながずに浮かせてしまうことです。なぞって使うなら白黒の線画を指定してください。
葉緑体の構造図
化学反応を描かず、つくりだけを示す図です。反応の矢印はなく、基本の5つのラベルに膜間腔、チラコイド内腔、ストロマチラコイド、環状の葉緑体DNA、リボソーム、デンプン粒が加わります。「構造のみ」と指定してください。上の図は細胞小器官の上に光合成を描いています。
葉緑体と光合成の図
細胞小器官を、光合成の2つの段階の地図として描きます。チラコイドでは水が入って酸素が出ていき、ストロマではCO₂が入って糖が出ていき、ATPとNADPHが一方からもう一方へ渡り、ADPとNADP⁺が戻ってきます。回路の中の各段階はカルビン回路の図で描きます。
光合成の電子伝達系の図（チラコイドで起こる反応）
チラコイド膜を横長の帯として描き、上をストロマ、下を内腔にして、左から右へ順に読みます。内腔側で水をO₂とH⁺に分解する光化学系II、プラストキノン、シトクロム複合体、プラストシアニン、光化学系I、そしてストロマ側でNADPHをつくるフェレドキシンとNADP⁺還元酵素です。最後にATP合成酵素があり、H⁺を内腔からストロマへ戻してATPをつくります。
チラコイド膜の図
1つのグラナを切り開いた図です。チラコイドはどれも内腔を囲む閉じた膜の袋で、積み重なりどうしはストロマチラコイドでつながります。H⁺は内腔で高く、ストロマで低く塗り分けます。この濃度勾配がATP合成酵素を動かすので、その頭部は内腔ではなくストロマ側に向けて描きます。
光化学系の図
1つの光化学系を描きます。クロロフィルaとbが300〜400分子とカロテノイドからなるアンテナが、吸収したエネルギーを内側の反応中心へ渡し、そこで特別な1対のクロロフィルa（光化学系IIではP680、光化学系IではP700）が励起された電子を一次電子受容体に渡します。先にはたらくのは光化学系IIで、番号は発見された順です。
Zスキームの図
同じ電子の流れを、位置ではなくエネルギーに対して描いた図です。左下に水があり、光を吸収したP680で上に跳ね上がり、伝達系を下って、P700でもう一度跳ね上がり、NADP⁺まで少し下ります。光化学系が2つ必要な理由がわかります。
葉緑体とミトコンドリアの図
2つの細胞小器官を並べて描きます。どちらも二重膜をもち、独自の環状DNAとリボソーム、ATP合成酵素をもちます。ミトコンドリアの内膜はマトリックスを囲んでクリステに折りたたまれていますが、葉緑体の内膜はなめらかで、電子伝達系は3つ目の膜系であるチラコイドにあります。
葉緑体の図とは？
葉緑体の図は、光合成を行う細胞小器官を断面で示した図です。2枚の膜からなる包膜が液状のストロマを包み、その中にチラコイドがグラナとして積み重なっています。チラコイド膜で光を吸収し、ストロマのカルビン回路で糖をつくります。
要点
- 葉緑体には3つの膜系があります。外膜と内膜が包膜をつくり、その内側でグラナに積み重なったチラコイド膜が3つ目の膜系となって、チラコイドの内腔を囲みます。
- 光合成の2つの段階は別の場所で進みます。チラコイド膜で起こる反応がATPとNADPHをつくり、ストロマのカルビン回路がそれを使って二酸化炭素から糖をつくります。
- クロロフィルはチラコイド膜にあります。それぞれの光化学系には、クロロフィルaとbが300〜400分子とカロテノイドからなる集光複合体があり、吸収した光のエネルギーを反応中心へ渡します。
- 葉緑体は自前のゲノムをもっています。ミトコンドリアと同じく、1本の環状染色体からなる独自のDNAと独自のリボソームをもちます。かつて独立して生きていたシアノバクテリアに由来する名残です。
- 二酸化炭素は葉の外からやって来ます。気孔から入り、葉肉細胞へ拡散し、さらにストロマへ届いて固定されます。
葉緑体の名称を書く：空欄の葉緑体の図（穴埋めプリント）
上のラベル付きの葉緑体で、7つの構造と光の位置に解答線を付け、取り込むもの、生じるもの、反応の枠をすべて空欄にした穴埋め用の図です。葉緑体の名称を書くとき、まちがった線に書きやすいのは次のところです。
- 1
チラコイドとグラナ
チラコイドは円盤1枚です。積み重なり全体を囲む括弧が問うているのはグラナです。
- 2
チラコイド内腔とストロマ
内腔は円盤の内側の空間で、切り開いた円盤に見えています。ストロマは積み重なりのまわりの液体です。
- 3
外膜と内膜
外膜はいちばん外側の線、内膜はそのすぐ内側の2本目の線です。
- 4
O₂とCO₂の枠
チラコイドで起こる反応では水が入って酸素が出ていき、カルビン回路ではCO₂が入って糖が出ていきます。
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、光を使って水を分解し、酸素を放出してATPとNADPHをつくります。ストロマのカルビン回路は、そのATPとNADPHを使ってCO₂を固定し、糖をつくります。カルビン回路は光を直接は使いませんが、チラコイドの反応からの供給が止まると止まります。
| 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。ただしチラコイドの反応の産物に依存する |
| 取り込むもの | 光、水、ADP、NADP⁺ | CO₂、ATP、NADPH |
| 生じるもの | 酸素、ATP、NADPH | 糖（G3P）、ADP、NADP⁺ |
| 主な担い手 | 光化学系II、電子伝達系、光化学系I、ATP合成酵素 | ルビスコ（RuBisCO）とRuBP |
| 別名 | 光化学反応、明反応 | カルビン・ベンソン回路。古い呼び名は暗反応 |
ATPとNADPHがチラコイドからストロマへ、ADPとNADP⁺がストロマからチラコイドへもどる矢印を描きます。2つの段階はひとつながりの輪です。カルビン回路を葉緑体の外に描いた図や、「暗反応」を夜だけ起こる反応として描いた図は、しくみをまちがえています。
葉緑体の図についてよくある質問
ラベル付きの葉緑体の図には何を描けばいいですか？
標準のセットは、外膜、膜間腔、内膜、ストロマ、チラコイド、グラナ、チラコイド内腔、ストロマチラコイド、葉緑体DNA、リボソーム、デンプン粒です。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葉緑体の図は手に入りますか？
入ります。このページの空欄版は無料で閲覧でき、別の空欄版を指定して作ることもできます。外膜、内膜、ストロマ、チラコイド、グラナなどが空欄の解答線になり、上のラベル付きの断面図がそのまま解答になります。
葉緑体のはたらきは何ですか？
葉緑体は光合成を行います。光のエネルギーを吸収し、二酸化炭素と水からつくる糖にたくわえ、酸素を放出します。また自身のDNAをもとにタンパク質の一部をつくり、多くの植物ではできた糖をデンプンとしてたくわえます。
チラコイドとグラナの違いは何ですか？
チラコイドは1枚の扁平な膜の袋、グラナはチラコイドが積み重なったものです。グラナどうしは積み重ならないストロマチラコイドでつながっていて、チラコイド全体がひとつながりの膜系をつくっています。
ストロマと気孔の違いは何ですか？
ストロマは葉緑体の内部の液状の部分で、カルビン回路が進む場所です。気孔（ストーマ）は葉の表面にある穴で、二酸化炭素を取り入れ、酸素と水蒸気を出します。カタカナにすると似ているため、よく取り違えられます。
カルビン回路はどこで起こりますか？
葉緑体のストロマです。そこで酵素ルビスコがCO₂をRuBPに結合させ、チラコイド膜から来るATPとNADPHが還元と再生の段階を動かします。回路が3回まわるとG3Pが1分子、6回まわるとグルコース1分子ができます。
葉緑体とミトコンドリアの違いは何ですか？
葉緑体は光のエネルギーで糖をつくり、ミトコンドリアは糖を分解してATPをつくります。どちらも二重膜と独自のDNA、リボソームをもち、どちらも細菌に由来します。植物細胞は両方をもち、動物細胞はミトコンドリアだけをもちます。
葉緑体はなぜ緑色なのですか？
チラコイド膜のクロロフィルが青と赤の光を主に吸収し、緑の光を反射するからです。葉緑体には黄色やだいだい色のカロテノイドもあり、秋にクロロフィルが分解されると紅葉・黄葉として見えてきます。
中学生向けのかんたんな葉緑体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。外膜、内膜、ストロマ、チラコイド、グラナの5つです。中学理科ならラベルは5つ以下で足ります。
葉緑体の各構造の位置は、どうやって正しく保たれるのですか？
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（すべての構造を本来の位置と比率で描き、葉緑体にないものは描かない）に従い、各ラベルを正確な表記でまっすぐな引き出し線に付けるよう指示されます。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。
ここで作った葉緑体の図は、授業や学位論文に使えますか？
使えます。生成した葉緑体の図はあなたのものです。光合成の授業、復習プリント、スライド、学位論文の図に使えます。モデルにもよりますが最大 4K で書き出せます。
生成後に葉緑体のラベルを変えたり、翻訳したりできますか？
できます。キャンバスが各ラベルを認識しているので、「ストロマチラコイド」を「ストロマラメラ」に変える、全体を翻訳する、グラナに重なった引き出し線を動かす、チラコイドの色を変える、といった作業が図を作り直さずに行えます。
