第6回（平成1１年4月17日　於熊谷高校）

テーマ：発芽種子の呼吸商を測定する

　参加者：小林（熊谷高）、森田（川越女子高）、平岩（越谷南高）、阿部（熊谷高）、山口稔子（熊谷高）、敬称略

内容：２種類の発芽種子の呼吸商（ＲＱ）を比較し、呼吸基質の違いを見る。

〈準備〉

三角フラスコ、ゴム栓、Ｌ字型ガラス管２本、ゴム管２本（30cm、６cm）、メスピペット（２ml）、
タレビン、ピンチコックまたはダブルクリップ、駒込ピペット、２０％ＫＯＨ溶液
Fig.1　ゴム管（長）には、メスピペットを繋ぐ
メスピペットの途中には、気体変化量の測定のため、予め水を０.１ｍｌ 程度入れておく。

発芽種子（Fig.2）
Fig.2　ダイズ（左・下）とトウモロコシ（右）

〈方法〉

1. 発芽種子を多めにフラスコに入れ、組み立てたゴム栓で密栓する。
   Fig.3　Fig.4　Fig.5
2. 実験装置をウォーターバスに満たした水に入れ、温度と呼吸作用が安定するまで１０分程度静置する。
   Fig.6
3. 水温とフラスコ内部が等温になったら、ゴム管（短）をピンチコックまたはダブルクリップで密閉し、気体量の変化を１分毎に１０分間測定する。
   Fig.7　フラスコ内の気体量変化
4. 次に、アルカリ溶液（２０％ＫＯＨ）を、二酸化炭素吸着剤としてフラスコにセットする。
   容器は市販のタレビン（Fig.8）をカットして用いるとよい。１００ｍｌ の三角フラスコに丁度収まるサイズである。
   Fig.8　Fig.9　タレビンの上部を切断する
   Fig.10　Fig.11　Fig.12　フラスコにセットしたアルカリ容器（黄緑色で表示）。
5. 水温とフラスコ内部が等温になったら、ゴム管（短）を密閉し、気体量の変化を１分毎に１０分間測定する。
   Fig.13　KOHを入れたときの気体量変化
6. 実験３．と５．の結果から、呼吸商（ＲＱ）を求める。
   操作３．の変化量をＡ ｍｌ 、操作５．の変化量をＢ ｍｌ とすると、
   　Ａ＝消費した酸素量−排出した二酸化炭素量
   　Ｂ＝消費した酸素量
   である。よって、
   　排出した二酸化炭素量＝Ｂ−Ａ
   となる。
   従って、
   　呼吸商（ＲＱ）＝ＣＯ2／Ｏ2＝（Ｂ−Ａ）／Ａ
7. 　

〈結果〉

ダイズの測定結果

経過時刻	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
酸素量	4.0	7.5	11.0	16.0	19.0	22.5	25.5	29.0	32.0	35.0
二酸化炭素量	2.5	5.5	8.5	13.0	15.0	17.5	20.3	23.0	25.2	27.3
呼吸商	0.63	0.73	0.77	0.81	0.79	0.78	0.80	0.79	0.79	0.78

トウモロコシの測定結果

経過時刻	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
酸素量	7.0	14.0	20.5	27.0	33.0	39.5	46.0	52.0	58.0	46.0
二酸化炭素量	4.0	8.0	11.5	16.0	19.0	21.5	25.0	28.0	31.0	35.0
呼吸商	0.57	0.57	0.56	0.59	0.58	0.54	0.54	0.54	0.53	0.55

Fig.14，Fig15

ダイズに関しては、ほぼ教科書通りの値（０．８）が得られた。従って、この結果からダイズ種子の呼吸基質はタンパク質であるとみなしてよいだろう。
問題はトウモロコシである。トウモロコシの種子はデンプン種子であり、この場合、呼吸商は炭水化物の１．０に近い値が得られるものと予想していたが、今回の実験では、０．５５と極めて低い値となり、二酸化炭素の発生量が予想よりもかなり少ないという結果を得た。種子に塗布された赤い色の消毒薬がアルカリ性なのではないかと考え、ペットの飼料用のトウモロコシの発芽（消毒薬を使用している種子に比べて、発芽率があまり良くない）で再度試してみることにした（下表）。

トウモロコシの測定結果（２回目）

経過時刻	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
酸素量	4.5	10.5	15.0	20.5	26.0	31.0	36.5	42.5	47.0	52.0
二酸化炭素量	3.5	8.0	12.5	17.0	21.5	26.0	31.0	36.0	40.5	45.0
呼吸商	0.78	0.80	0.83	0.83	0.83	0.84	0.85	0.86	0.86	0.87

Fig.16

今度は、１回目に比べて高いＲＱが得られた。やはり、最初の種子の薬品はアルカリ性であったものと思われる。
なお、２回目の結果でも、デンプン種子にしては少々低めの結果だが、必ずしもデンプンだけを呼吸基質としているのではなく、タンパク質や脂肪も多少は消費されているために、１．０よりも小さくなったのであろう。

〈感想・反省など〉

定量実験は難しい。教科書や図説などには、よく「湯煎しながら測定する」などと記載されているが、実際に行なってみると、測定の間にもどんどん湯温が低下してしまう。そのため、種子を入れないフラスコによる対照実験でも、内部の気圧変化によって、ピペットの中の水滴がみるみる吸込まれてゆくのがわかる。従って、対照のデータで結果を補正する必要が出てくる。処理と操作と準備が繁雑なため、今回のように、湯ではなく、室温の水に浸して行なうのが簡便で良いだろう。これは、気温の低い季節には向かないやり方であるが、ＲＱの測定実験は、通常の教科書では、通常１学期中に行なってしまうので、気温が問題になることはないものと思われる。
また、多くの図説では、アルカリを入れたフラスコと入れないフラスコの２つを用いて同時測定し、気圧変化の差を比較している図が掲載されているが、同じフラスコで２度測定した結果でなければ、意味はないはずである。

本来、容器内の二酸化炭素は底の方にたまるので、今回のように種子と同じ高さにアルカリの容器を設置するのは、二酸化炭素ガスの吸収効率が悪い。できれば、あらかじめ、何らかの台を容器内に入れておき、その上に種子を置くようにするのが最もよい方法である（図）。
Fig.17

〈参考〉

• 呼吸商（ＲＱ）のＲＱとは、Respiratory Quotient の頭文字。
  「呼吸によって発生した二酸化炭素量（mol）」と「呼吸によって消費された酸素量（mol）」との比
  即ち、［CO２］／［Ｏ２］(［　］はその物質のモル数)
  呼吸基質が炭水化物の場合は１．０、タンパク質なら０．８、脂肪なら０．７に近くなる。

〈コツ〉

• 実験器具は、継目を確実に密閉する。
• 気体量測定用のメスピペットは、内部の水が引っかからずにスムーズに移動できるよう、組み立ての前にピペットを数回傾けるようにして内部の水を動かし、内部をまんべんなく濡らしておくとよい（Fig.18）。
  Fig.18　ピペット内を濡らす
• ピペットの先端が水滴で塞がってしまうと、中の水が動かなくなってしまうので注意する。
• 測定後、フラスコの栓を抜くときは必ず、まずゴム管（短）のコックまたはクリップを外し、装置の密閉を解いてからにする。
• 発芽種子は、できるだけ多めに封入する。

阿部哲也（熊谷高校）

Omnisサークル次回活動の予定
　　日時　　 ５月２９日（土）３：００
　　場所　　埼玉県立越谷南高等学校　於生物室
　　テーマ　スンプ法による標本作成
　　
　　参加自由。希望者は連絡下さい。　　ymorita@mb.infoweb.ne.jp

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