代謝の問題
ある植物の発芽種子を、暗所で、気体の出入りがない密閉容器に入れ、一定の温度で一定時間置いた。容器内の酸素と二酸化炭素の物質量を、実験の開始時と終了時に気体分析装置で測定したところ、次の表のようになった。
| 気体 | 開始時 (mmol) | 終了時 (mmol) |
|---|---|---|
| 酸素 | ||
| 二酸化炭素 |
この間、種子はグルコース と脂肪であるトリオレイン の 2 種類だけを呼吸基質として用い、どちらも好気呼吸によって二酸化炭素と水に完全に分解したものとする。発酵は起こらず、暗所なので光合成も起こらない。また、容器内の酸素と二酸化炭素の量の変化は、すべてこの呼吸によるものとし、二酸化炭素が水などに溶けることは無視する。
この間に分解されたトリオレインの質量は何 mg か。原子量は , , 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）
- 原子量・分子量・式量（説明と入口の問題）
- 化学反応式の係数（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
表から酸素の吸収量と二酸化炭素の放出量を求め、グルコースとトリオレインのそれぞれについて、1 mol あたり何 mol の を使い何 mol の を出すかを反応式から求めよう。
ヒント 2
トリオレインの完全酸化の反応式は、C, H, O の原子の数を両辺でそろえると となる。グルコースを mmol、トリオレインを mmol として、 と について式を 2 本立てよう。
ヒント 3
の吸収量は mmol、 の放出量は mmol なので、、 となる。2 式の差をとれば が求まる。
答えと解説
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解説を読む
1. 酸素の吸収量と二酸化炭素の放出量
表から、
である。容器は密閉されていて、気体の量の変化はすべて呼吸によるので、これらがそのまま呼吸による吸収量・放出量になる。全体の呼吸商は で、炭水化物（呼吸商 ）だけでも脂肪（呼吸商約 ）だけでもなく、両方が使われていることがわかる。
2. それぞれの呼吸基質の反応式
グルコースの好気呼吸は、
である。
トリオレインの完全な酸化について、 とおく。原子の数が両辺で等しいことから、
- C：
- H： より
- O： より
となり、
を得る。トリオレインの呼吸商は である。
3. 連立方程式を立てる
分解されたグルコースを mmol、トリオレインを mmol とする。反応式の係数の比から、
より なので mmol である。 に代入すると より mmol となる（グルコースの質量は mg）。
4. トリオレインの質量
トリオレインのモル質量は、
である。 mmol mol なので、質量は
となる。
答え： mg
別解
酸素の消費量は mmol、二酸化炭素の発生量は mmol である。
グルコースの呼吸:
トリオレインの呼吸:
酸素原子の数の釣り合いから なので 。
分解されたグルコースを mmol、トリオレインを mmol とすると、
(O₂)
(CO₂)
2 式の差から なので mmol、 mmol。
検算: O₂は 、CO₂は で、どちらも一致する。
トリオレインのモル質量は g/mol。
よって質量は mg。