代謝の問題

ある植物の葉に光を当てたところ、ある時間のあいだに、この葉は光合成によって二酸化炭素を $132\mathrm{mg}$ 吸収した。光合成は次の反応式のとおりに進み、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たものとする。

$$6\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to {\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$

この間に光合成でつくられたグルコースは何 $\mathrm{mg}$ か。原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{C}=12$、$\mathrm{O}=16$ とする。

ある植物 1 個体を、温度を一定に保った装置に入れ、一定の強さの光を当てたとき（明期）と光を当てないとき（暗期）に、1 時間あたりの酸素の出入りを測定したところ、次の表のようになった。

この植物を、明期と暗期の合計が 24 時間になるように、同じ条件で 1 日育てる。光合成でつくられる有機物と呼吸で分解される有機物はすべてグルコース ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6$ であり、光合成と呼吸は次の反応式で表されるものとする。
$$6C{\mathrm{O}}_2+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶{\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$
$${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶6C{\mathrm{O}}_2+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$
また、呼吸の速さは明期と暗期で同じであり、それぞれの期間中、表の速さは一定であるとする。原子量は $\mathrm{H}=1$, $\mathrm{C}=12$, $\mathrm{O}=16$ とする。

この植物の 1 日のグルコースの増加量を $60\text{mg}$ にするには、明期を何時間にすればよいか。

ある細胞で、グルコース ${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6$ $9.0\mathrm{g}$ がすべて呼吸に使われ、次の反応式のとおりに完全に分解された。

$${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 6\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$

このとき放出された二酸化炭素の質量は何 g か。原子量は $\mathrm{H}=1.0$、$\mathrm{C}=12$、$\mathrm{O}=16$ とし、小数第 1 位まで求めよ。

酵母菌をグルコース水溶液に入れて培養したところ、ある時間のあいだに、酵母菌は酸素を $12\mathrm{mmol}$ 吸収し、二酸化炭素を合計 $20\mathrm{mmol}$ 放出した。この間、酵母菌はグルコースだけを使って呼吸とアルコール発酵を同時に行っており、それぞれ次の反応式のとおりに進んだものとする。

呼吸: $${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6+6{\mathrm{O}}_2+6{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\to 6\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2+12{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}$$
アルコール発酵: $${\mathrm{C}}_6{\mathrm{H}}_{12}{\mathrm{O}}_6\to 2{\mathrm{C}}_2{\mathrm{H}}_5\mathrm{OH}+2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$$

この間にアルコール発酵で使われたグルコースは何 $\mathrm{mmol}$ 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。