รีสไปโรมิเตอร์อย่างง่าย : ถั่วเขียวงอกใช้ O₂ เร็วแค่ไหนเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน

ถั่วเขียวงอกหายใจระดับเซลล์ตลอดเวลา

เมล็ดที่กำลังงอกต้องใช้พลังงานมากเพื่อสร้างรากและเซลล์ใหม่ จึงสลายกลูโคสโดยใช้ออกซิเจนเพื่อสร้าง ATP: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + พลังงาน

จุดสีน้ำเงินคือ O₂ ที่เข้าสู่เซลล์ จุดสีส้มคือ CO₂ ที่ปล่อยออกมา มีจำนวนเท่ากันเพราะกลูโคส 1 โมเลกุลใช้ O₂ 6 โมเลกุลและให้ CO₂ 6 โมเลกุล

KOH ทำให้วัด O₂ ได้

ถ้าไม่มี KOH แก๊ส CO₂ ที่ออกมาจะชดเชย O₂ ที่ถูกใช้ ปริมาตรแก๊สแทบไม่เปลี่ยน เมื่อ KOH ดูดซับ CO₂ (2KOH + CO₂ → K₂CO₃ + H₂O) แก๊สในหลอดจึงลดลงเท่ากับ O₂ ที่ถั่วใช้ ความดันในหลอดต่ำกว่าอากาศภายนอก อากาศภายนอกจึงดันหยดสีเข้าหาหลอด

อ่านปริมาตรจากระยะที่หยดสีเคลื่อน

หลอดแคพิลลารีมีพื้นที่หน้าตัด 1 mm² ปริมาตร = พื้นที่หน้าตัด × ระยะ หยดสีเคลื่อน 1 mm จึงเท่ากับ O₂ 1 mm³ และอัตราการใช้ O₂ = ปริมาตร ÷ เวลา

ชุดควบคุมลูกปัดแก้ว

ลูกปัดแก้วมีปริมาตรเท่ากับถั่ว แก๊สในหลอดจึงเท่ากัน แต่ไม่มีสิ่งมีชีวิต ถ้าหยดสีของชุดควบคุมเคลื่อนที่ แสดงว่าอุณหภูมิหรือความดันอากาศเปลี่ยน ต้องนำระยะนั้นไปปรับแก้ผลของชุดทดลอง ในแบบจำลองนี้อ่างน้ำคงที่ หยดสีของชุดควบคุมจึงอยู่นิ่ง

อ่างน้ำช่วยให้อุณหภูมิคงที่ และต้องเปิดก๊อกทิ้งไว้ให้หลอดมีอุณหภูมิเท่ากับอ่างก่อน จึงปิดก๊อกแล้วเริ่มจับเวลา

อุณหภูมิกับอัตราการหายใจ

การหายใจระดับเซลล์เป็นปฏิกิริยาที่มีเอนไซม์เร่ง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นโมเลกุลเคลื่อนที่เร็วขึ้นและชนกันบ่อยขึ้น ปฏิกิริยาจึงเร็วขึ้น แบบจำลองนี้ใช้ Q₁₀ = 2 คืออัตราเพิ่มเป็น 2 เท่าทุก 10 °C: 1.0 mm³/min ที่ 20 °C และ 2.0 mm³/min ที่ 30 °C

ในเมล็ดจริงค่า Q₁₀ ไม่คงที่ และเมื่ออุณหภูมิสูงประมาณ 40 °C ขึ้นไป เอนไซม์เริ่มเสียสภาพ อัตราจะลดลง แบบจำลองนี้จึงใช้ช่วง 20–35 °C