Question

はるの

明日テストなのに（5）が解説読んでも分からないので、説明お願いします！！

隠者 25 次の文章を読み、 以下の問いに答えよ。
論述
発展
細胞分画法は、 細胞小器官の大きさや重さ
細胞破砕液
遠心分離
1000g
上澄み
遠心分離
20000g
上澄みb
の違いを利用し, 細胞小器官やそれ以外の成
分を分離する方法である。 ある動物細胞から,
次のような細胞分画法(図1), 細胞小器官
を分離した。
|沈殿A|
和破砕
遠心分離
150000g
まず (7) 4℃の環境のもと, 適切な濃度の
スクロース溶液中で細胞をすりつぶし, 細胞
破砕液をつくった。 次に, 細胞破砕液を試験
管に入れて, 1000g (g は重力を基準とした遠
心力の大きさを表す)で10分間遠心分離し、
沈殿Aと上澄みaを得た。 これらを光学顕
微鏡で観察したところ, 沈殿Aには核と未
破砕の細胞が含まれていたが,上澄み a 表1 各沈殿・上澄み中の酵素Eの活性(U)
上澄みcl
沈殿B
―沈殿C
図1 細胞分画法
には,これらは含まれていなかった。 上
澄み a をすべて新しい試験管に移し,
20000gで20分間遠心分離し, 沈殿 B
と上澄みに分けた。 さらに, 上澄み b
沈殿 A
134 U
上澄み a
XU
沈殿 B
沈殿 C
463 U
6 U
上澄み b
YU
上澄み c
25 U
30
をすべて新しい試験管に移し,150000g で180分間遠心分離し、沈殿 Cと上澄み c
に分けた。次に,各沈殿と各上澄みについて (1)呼吸に関する細胞小器官に存在する
酵素 E の活性を測定し,表1に示す結果を得た。 なお表中のU(ユニット)は酵素 E

第1章 生物の特徴
リードD
の活性の単位であり, 表中の数値はこの酵素タンパク質の存在量に比例する。また,
沈殿と上澄みはすべて回収したものとする。
(1) 下線部(ア)について,この実験を4℃の環境のもとで行う理由を述べよ。
(2) サイトゾル (細胞質基質)に存在する酵素は,沈殿 A, 沈殿 B, 沈殿 C, 上澄みc
のうち,どの部分に最も多く含まれるか。
(3) 下線部(イ)について, 酵素 Eが存在する細胞小器官は何か。
(4)表1のXとYに入る数字をそれぞれ求めよ。
(5) 細胞をすりつぶした段階で, 未破砕のまま残った細胞の割合は何%か。 小数点以
下を四捨五入して答えよ。 ただし, 酵素 E が存在する細胞小器官は,細胞が破砕
された場合, 1000g で10分間遠心分離しても沈殿しないものとする。
[20 埼玉大 改]

-章
25
(1) 低温に保つことによって、細胞内に存在する各種の分解酵素が作用
して細胞小器官が分解されることを防ぐとともに, 細胞を破砕する
(2) 上澄み c (3) ミトコンドリア
(4) X 494 Y...31 (5)21%
際に生じる摩擦熱で細胞小器官が破損することを防ぐため。
解説(1) 細胞の中にはタンパク質分解酵素など,さまざまな酵素が含まれている。 細胞分画法
を行うために細胞をすりつぶすと, これらの酵素が細胞外に出て, 細胞小器官などを
分解する恐れがある。 これら分解酵素のはたらきを抑制するために低温下で操作を行
う。あわせて,細胞をすりつぶす際に生じる摩擦熱で細胞小器官が破損することも防
ぐ。
発展 低温下では,酵素の活性が低下する。
S.O
(2) サイトゾル (細胞質基質)は,最後まで沈殿せずに上澄みcに含まれる。
(3)酵素 Eは呼吸に関する細胞小器官に存在する。 呼吸に関する細胞小器官はミトコン
ドリアである。
合
沈殿 A
134 U 上澄み a
XU
沈殿 B
沈殿 C
463 U
上澄み b
YU
6U
上澄み c
25 U
(4) 上澄みbが遠心分離によって沈殿Cと
上澄みに分離されたことを最初の手
がかりとする。 表のように,上澄み b
(YU) が沈殿 C (6U) と上澄み c (25U)
に分離されたことから,上澄みbの活性は31Uとわかる。次に,上澄み a (XU)が沈
殿 B (463 U) と上澄みb (31U)に分離されたことから,Xは 463U + 31 U = 494 U と
わかる。
(5)「細胞をすりつぶした段階で, 未破砕のまま残った細胞の割合」 を求めるために, (4)
で求めた酵素 E の活性を利用する。 酵素 Eは細胞小器官(ミトコンドリア)に含まれ、
細胞が破砕されて細胞外に出たミトコンドリアは最初の遠心分離で上澄み a に含まれ
と考えられる。 一方, 未破砕のままの細胞ではミトコンドリアは細胞外に出ないた
小さめ 最初の遠心分離で核とともに沈殿A (134U) に含まれると考えられる。細胞破砕
液全体での酵素Eの活性は、沈殿A (134U) +上澄みa (494U)で計628Uであること
, 未破砕のまま残った細胞の割合は
(8)
130134 U
× 100 = 21.33･･･ (%) となり, 小数点以下を四捨五入し 21%となる。
628 U
A&TA