生命科学・代謝・植物生理/原理と探求
細胞呼吸と酸素消費の解説
発芽種子が消費する酸素量は、細胞呼吸の変化を調べる指標となり得る。種子質量・温度・状態・初期酸素量を変え、時間による酸素減少を比較します。総消費量と単位質量あたりの呼吸、酸素が十分な時と不足する時を分けてお読みください。
どのような原理？
酸素が十分であれば、10℃上昇で速度が2倍になり、総速度は質量に比例します。酸素が足りなくなると消費速度が減って負数になりません。ゆで種子はゼロです。
重要な関係
v₀ = k・質量・2^((T−20)/10) ・ Q10=2
観察してみよう
- 発芽種子とゆで種子を比較します。 CO₂は分離したKOHに吸収され、酸素が消費されると目盛りの青いインクが種子側に移動します。
- 質量・温度・初期酸素を同じにして発芽種子とゆでた種子をそれぞれ実行・記録します。
- 温度のみ30℃に上げた初期速度、質量のみ4gに上げた速度を比較します。酸素だけ減らして枯渇付近で速度が小さくなるのも確認します。
結果を読み解く
CO₂が生成しても、目盛り管の気体体積が減るのはなぜ？
密閉呼吸器系でKOHがCO₂を吸収すると仮定します。残りのガス減少は酸素消費を表します。煮た種子は呼吸速度0の対照群です。
モデルの仮定と限界
一定温度・密閉・漏れなし・KOHのCO₂完全吸収を仮定した仮想模型です。 k=0.02mL/(g・s)、Q10=2を使用し、酸素量1mL以下では酸素量に比例して速度が減少します。初期酸素はすべて利用可能であると仮定します。目盛管の移動距離は説明用縮尺であり、気体温度・圧力変化、KOH危険性の実物実習、種別差・変性は扱いません。