代謝の問題
発芽中の種子の呼吸を調べるため、同じ種類・同じ量の発芽種子を 2 つのフラスコ A, B に入れて密閉し、同じ温度で同じ時間だけ放置した。フラスコ A には二酸化炭素を完全に吸収する水酸化カリウム水溶液を入れた容器を、フラスコ B には同じ量の水を入れた容器をそれぞれ種子とともに入れておいた。この間に、フラスコ内の気体の体積は次の表のように減少した。
| フラスコ | 容器に入れたもの | 気体の体積の減少量（mL） |
|---|---|---|
| A | 水酸化カリウム水溶液 | 50 |
| B | 水 | 9 |
この種子は、呼吸基質として炭水化物と脂肪の 2 種類だけを用い、どちらも酸素を用いた呼吸で完全に分解していたものとする。炭水化物の呼吸商を 、脂肪の呼吸商を とする。
種子が吸収した酸素のうち、脂肪の分解に使われた酸素の割合は何 % か。
ただし、気体の体積はすべて同じ温度・圧力で測定したものとし、水への二酸化炭素の溶解や、呼吸以外による気体の出入りは無視できるものとする。
この問題で使うもの
- 2 種類の呼吸基質の割合（説明と入口の問題）
- 呼吸商と呼吸基質（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（9 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
水酸化カリウム水溶液を入れたフラスコと水を入れたフラスコで、気体の体積の減少量がそれぞれ何を表しているか考えよう。
ヒント 2
フラスコ A の減少量は吸収した の体積、フラスコ B の減少量は（吸収した ）−（放出した ）の体積である。呼吸商 を使う。
ヒント 3
吸収した酸素は 、放出した二酸化炭素は である。炭水化物と脂肪に使われた酸素をそれぞれ , として連立方程式 , を立てよう。
答えと解説
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解説を読む
吸収した酸素と放出した二酸化炭素の体積を求める
フラスコ A では、放出された二酸化炭素は水酸化カリウム水溶液にすべて吸収されるので、気体の体積の減少量は種子が吸収した酸素の体積に等しい。よって、吸収した酸素は である。
フラスコ B では、二酸化炭素は吸収されないので、気体の体積の減少量は（吸収した酸素）−（放出した二酸化炭素）に等しい。よって、放出した二酸化炭素は
（この種子全体の呼吸商は で、炭水化物の と脂肪の の間の値になっている。）
炭水化物と脂肪に分ける
呼吸商は である。炭水化物の分解に使われた酸素を 、脂肪の分解に使われた酸素を とすると、炭水化物の分解で放出される二酸化炭素は 、脂肪の分解で放出される二酸化炭素は である。
より なので 、 より である。
したがって、吸収した酸素のうち脂肪の分解に使われた割合は
答えは である。
別解
フラスコ A では二酸化炭素が水酸化カリウム水溶液に吸収されるので、気体の減少量は吸収した酸素の体積に等しい。よって吸収した mL。
フラスコ B では、気体の減少量は（吸収した ）−（放出した ）に等しいので、 より放出した mL。
炭水化物の分解に使われた酸素を mL、脂肪の分解に使われた酸素を mL とする。
酸素の合計:
呼吸商 = / より、炭水化物からの は 、脂肪からの は 。
二酸化炭素の合計:
2 式の差をとると 、 mL、 mL。
脂肪の分解に使われた酸素の割合は %。
検算: mL。 mL で B の減少量と一致する。