生物
高校生
解決済み

2番についてです。なぜグラフはコではないのでしょうか?
酵素量が半分になっても基質の量は一定なので最終的な生成物量は元の図と一緒であると考えました。

問2 ある加水分解酵素Xの基質Yに対する働きを調べるため、次の実験を行った。 ある濃 度の基質Yの入った基質溶液に一定量の酵素Xを加え, 全体を1mLとした。図1(A)の実 線は,その際にできる生成物の濃度[μg/mL] (1μgは10g) の時間変化を表している。ま た,濃度の異なる基質Yの入った基質溶液をそれぞれ用意し, それらに同じ量の酵素Xを 加え,全体を1mLとした。 図1(B) の実線は,20分間反応した際にできる生成物の濃度を 表している。 図1に示した実験結果をもとに, (a)~ (c) の設問に答えなさい。 ただし、ここ で用いている酵素の活性は実験を通して変化しないものとする。 生成物の濃度(μg/ml) 20 15 10 LO 0 (ア) 5 (I)` (A) (オ) 10 時間(分) (カ) 15 図1 生成物の濃度(μg/ml) 20 15 10 10 0 20 (キ) 25 (サ) 50 基質濃度(μg/ml) (B) 4) 1.10 (5) 1.38 (9) 5.50 (10) 11.0 -.(^~^) 20/5.5 756 (a) 図1(B)の実験において、 酵素濃度を半分にしたとき, この酵素反応の最大速度 [μg/分] はいくらになるか。 最も適切な数値を解答群Cの中から選べ。 解答群 C 1 0.14 (2) 0.28 (3) 0.55 6 2.80 (7) 3.25 (8) 4.40 5.5μg 20分 0.275 75 100 = 0.275(μg/分)
【解説】 問1 酵素反応速度は,単位時間あたりの生成物量として評価されるが,これは酵素と基 質が結合して形成される “酵素基質複合体” の濃度に比例する。 酵素量に対して基質量 が少ない時には,基質の濃度を上げることで酵素と基質の衝突の可能性が上がるため、 反応速度は上昇する。 しかし、基質が十分にある場合は、 全ての酵素が基質と結合し “酵素基質複合体”になってしまっている。 この場合, それ以上基質濃度を上げても反 応速度は上昇しない。 問2 (a) 図1Bで酵素濃度が半分になった場合のグラフは(サ)である。この場合,縦軸は反応 開始から20分後の生成物量であり, その最大値は5.5μgである。 ゆえに, その1分当 りの生成量は, 5.5/20=0.275(μg/分) となる。 よって正解は②となる。 (b) 図1Aで基質濃度を変えずに酵素濃度が2倍になった場合, すべての基質が反応し 生成物になってしまうまでの時間が短くなると考えられる。 基質濃度は変えていないの で, グラフはウとなる。 また図1Bで酵素濃度が2倍になった場合は、全ての基質濃度 において,もとの2倍の生成物量が出来上がるはずである。 ゆえにグラフはクとなる。 以上より13が正解となる。 (c) 図1Aに競争的阻害剤を与えたとしても、 ある程度活性のある酵素が残るのであれ ば,十分な時間がたてばすべての基質を分解し終わると考えられる。 ゆえに図1Aでは グラフのエが正しい。 また図1Bでは,基質濃度が小さい場合は競争的な阻害の影響が 大きいが,基質濃度が大きい場合は活性部位の大部分を本来の基質が占めてしまい阻害 剤の結合する機会が少なくなるため, 阻害の効果が小さくなると考えられる。 ゆえに図 1Bではグラフのコが正しい。 以上より21が正解となる。

回答

✨ ベストアンサー ✨

りりさんの考えている通り、図Aのように横軸が時間であれば、基質量が同じであれば酵素の量に関わらず最終的に同じ量の生成物ができます。
でも、図Bの横軸は基質濃度になっているので、グラフが平行になっているところは単に基質が十分にある状態で、長時間反応させた訳ではありません。
問題文を読むと、20分間反応した際のグラフと書いています。同じ時間かけてできる生成物は、基質濃度が十分な状態で比べると、
『酵素濃度が半分→スピードが半分→元のグラフの半分の量しかできない』となります。

文字のみの説明で分かりにくくてごめんなさい!

りり

答えて下さりありがとうございます。
すみません。サのグラフが平行になるということがしっくり来ていません。基質濃度が上昇してもなぜ平行のままなのでしょうか?また、初めは実線と同じ形を取っているのでしょうか?私は、普段、基質を紙、酵素をハサミとして例えて考えています。この方法では今回考えることは厳しいのでしょうか。ぜひ解説していただきたいです。

aikoどん

紙とハサミとして考えても問題ないと思います。サのグラフは、紙がいくら増えても、ハサミの数が足りてないから20分で切れる紙の量に限界があって、ハサミが半分しかない=切れる量も元の半分になっている、という感じです。

すみません、『初めは実線と同じ形を取っている』とはどういうことでしょうか?
返信頂ければできる限り解説させていただきます。

りり

とても分かりやすいです。
すみません。私の説明不足です。
初めは実線のようになぜ、増加傾向にあるのか疑問に思いました。

aikoどん

生成物の濃度が上昇しているところは、はさみ(酵素)が余っている状態なので、紙を増やせば増やすほど生成物が増えていきます。
やがてすべてのはさみが紙を切ってる状態になると平行になる、といった感じです。

ちなみに、説明せよという記述問題では、紙とはさみのままでは少し書きづらいので、『すべての酵素が基質と結合し、酵素基質複合体を形成している。』といった表現を使います。二次試験等でも使うなら覚えておいてもいいと思います。

りり

本当にありがとうございました。
理解できました。

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