代謝の問題

ある植物の葉 $100{\text{cm}}^2$ に、温度と二酸化炭素濃度を一定にしてさまざまな強さの光を当て、1 時間あたりに葉が外部から吸収した二酸化炭素の量を測定したところ、次の表のようになった。この測定値は、光合成で取り込んだ量から呼吸で放出した量を差し引いた量（見かけの吸収量）であり、負の値は二酸化炭素を放出したことを表す。

呼吸速度は光の強さによらず一定であるとする。この葉 $100{\text{cm}}^2$ に $10$ キロルクスの光を $3$ 時間当て続けたとき、この葉が $3$ 時間に光合成そのものによって取り込んだ二酸化炭素の総量（呼吸による放出を差し引かない量）は何 mg か。

ある植物を鉢ごと透明な容器に入れ、温度と二酸化炭素濃度を一定に保った。この状態でさまざまな強さの光を当て、植物体全体が 1 時間あたりに吸収する二酸化炭素の量を測定したところ、次の表のようになった。負の値は、二酸化炭素を放出したことを表す。

この植物を同じ温度と二酸化炭素濃度の条件のもとに置き、1 日（24 時間）のうち $t$ 時間は 10 キロルクスの光を当て、残りの $(24-t)$ 時間は暗黒にした。この 1 日で、植物体に含まれるグルコースの量がちょうど $60\text{mg}$ 増加したとき、$t$ の値を求めよ。

ただし、次のように考えるものとする。
- 呼吸速度は、光の強さにかかわらず一定である。
- 光合成で吸収した二酸化炭素はすべてグルコースの合成に使われ、呼吸ではグルコースだけが分解される。
- 光合成と呼吸は、どちらも反応式 $6{\text{CO}}_2+12{\text{H}}_2\text{O}\rightleftarrows {\text{C}}_6{\text{H}}_{12}{\text{O}}_6+6{\text{O}}_2+6{\text{H}}_2\text{O}$ にしたがって進む。
- 原子量は $\text{H}=1$, $\text{C}=12$, $\text{O}=16$ とする。

ある酵素の量と温度・pH を一定にして、基質の濃度だけを変え、反応開始直後の反応速度（生成物が 1 分間あたりにできる量）を測定した。結果は次の表のとおりである。

基質濃度を表の値より高くしても、反応速度は表の最大の値から変わらないものとする。反応速度が最大反応速度のちょうど半分になったときの基質濃度は何 $mmol/L$ か。表の値から答えよ。

ある酵素の溶液を一定の濃度にし、温度と pH を一定に保って、基質濃度だけを変えて反応開始直後の反応速度を測定した。結果は次の表のとおりである。

温度・pH は変えずに、酵素濃度だけを表の実験のときの 2 倍にして、基質濃度 $4mmol/L$ で同じように反応速度を測定した。このときの反応速度（相対値）を求めよ。ただし、同じ基質濃度では、反応速度は酵素濃度に比例するものとする。

陽生植物 A と陰生植物 B の葉を用意し、温度 $25^{\circ }\text{C}$、二酸化炭素濃度を一定にして、さまざまな強さの光を当てた。葉 $100{\text{cm}}^2$ あたり 1 時間あたりの二酸化炭素の吸収量 [mg] を測定したところ、次の表のようになった。負の値は二酸化炭素を放出したことを表す。

次に、植物 A, B の葉（どちらも面積 $100{\text{cm}}^2$）を同じ条件で次のように 1 日（24 時間）育てた。

• 昼の 12 時間：温度 $25^{\circ }\text{C}$ で、一定の強さ $L$ [klx] の光を当てる。
• 夜の 12 時間：温度 $15^{\circ }\text{C}$ の暗黒に置く。

ただし、次のことを仮定する。

• 呼吸速度は光の強さによらず、$25^{\circ }\text{C}$ では表の光の強さ $0\text{klx}$ のときの値に等しい。
• $15^{\circ }\text{C}$ での呼吸速度は、植物 A, B のどちらも $25^{\circ }\text{C}$ での呼吸速度のちょうど半分である。
• 表の測定点の間では、二酸化炭素の吸収量は光の強さに対して直線的に（一次関数的に）変化する。
• 昼の条件は表の測定条件と同じで、二酸化炭素濃度などの他の条件は 1 日を通して一定である。

1 日あたりの二酸化炭素の吸収量の差し引き（吸収量から放出量を引いたもの）が植物 A と植物 B で等しくなるのは、$L$ が何 klx のときか。ただし $0\leqq L\leqq 12$ とする。