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生物 高校生

酵素の反応速度の問題です。赤線を引いた部分がなぜその式になるのかわかりません。教えてください。

Step up 73 酵素の反応速度 ■ステップアップ問題 典型的な酵素反応速度 Vは基質濃度が少ないと きは基質濃度[S] に比例し、 基質濃度が十分高く なると一定値 Vmax に達する(図1のA)。 このよう な酵素反応速度Vは,下に示したミカエリス・メ ンテンの式といわれる関係式で表される。 V. V= 1+ Km (Km:ミカエリス定数) [S] 反応速度〔V] Vmax A B 12% AOK BOOK 図1 酵素のミカエリス定数Kと反応 基質濃度[S] ここで,Vmm はこの反応の最大の反応速度を表す。この式を見ると,基質濃 のみ依存していることが分かる。また,Km はミカエリス定数といわれるもので 1 Kmは反応速度が V me の一となる基質濃度を表しているが,①これは酵素と基質 max 2 和性の目安となるものと解釈されている。 さらに、このミカエリスメンテンの 際のデータを利用することで,この反応系における酵素と基質の親和性だけでなく 害剤による効果に関しても推測できる場合がある。 例えば、 コハク酸デヒドロゲー の基質はコハク酸であるが,競争的阻害を引き起こす物質 (マロン酸)が反応系に ると,Vmax に変化はないが,Kmが大きくなる, すなわち基質との親和性が低下す とで判断することができる(図1のB)。 これは非競争 的阻害とは決定的に異なる特徴である。 (2)この阻害剤によってこの酵素反応は,どのような阻害を受けていると考えられる か。 最も適切なものを次から1つ選べ。 (ア) この阻害剤によってVmax には影響がない ので,非競争的阻害である。 (イ) この阻害剤によってVmax には影響がない ので,競争的阻害である。 (ウ) この阻害剤によってKm には影響がないの で,非競争的阻害である。 (エ) この阻害剤によってKm には影響がないの で,競争的阻害である。 阻害剤なし 阻害剤あり [S] 1/ [S] V 1/V V' I/V' 0.25 4.00 1.33 0.75 0.67 1.50 0.33 3.00 1.60 0.63 0.84 1.19 0.40 2.50 1.78 0.56 0.97 1.03 0.50 2.00 2.00 0.50 1.14 0.88 0.60 1.67 2.18 0.46 1.30 0.77 0.75 1.33 2.40. 0.42 1.50 0.67 1.00 1.00 2.67 0.38 1.78 0.56 [S] 基質濃度(相対値) V 反応速度 (阻害剤なし 相対値) V' 反応速度 (阻害剤あり 相対値) (オ) この阻害剤によってVmax にも Km にも影響が出るので,競争的阻害とも非競争 的阻害ともいえない。 (15 芝浦工大 ・ 改) 知識確認 この問題の基本となる知識をおさえよう。 問2 競争的阻害では基質に似た物質が酵素の活性部位に結合することで阻害する ので,基質濃度が高ければ阻害効果は小さい。 非競争的阻害では酵素の活性部 位以外の場所に阻害物質が結合して酵素と基質が結合できなくするので,基質 濃度が高くても阻害効果はあり、 反応速度は低下する。 考えてみよう 解説の空欄を埋めながら、 解法を考えてみよう。 また、ミカエリスメンテンの式において, 両辺をそ れぞれ逆数にとると 1 1 KM 1 + V V V max max [S] Vmax 1/[S] を, y 軸に1/Vをとってグラフ を作成すると, 傾きが約 0.123 の比例 問3 (1) 阻害剤がない場合のグラフを1.6 表の数値を使って作成する。 x軸に 1.4- 1.2- 1.0- 1 1 となるので, 3 [S] V を軸としてグラフを描くこ 0.2 図2 2 3 となる。 1717 とにより, 容易にK や V を求めることができる (図2)。 問1 下線部 ①について、以下の説明文の空欄に入る適切な語句を選び, 記号で答え ミカエリス定数が小さいと, 基質濃度が(① 高い ②低い)環境でも反応速度 Vmax に達することがB(①できる ②できない)から。 問2 下線部 ②について、以下の説明文の空欄に入る適切な語句を選び、記号で答え 基質の濃度を変化させB(①ても阻害の程度は変化しない ②ると阻害の程度は 非競争的阻害は, 酵素の基質に対する親和性に直接作用 (①する ②しない)の する)。また,Vmax は c (①変化しない ②低下する)。 0.8- のグラフ() になる。 x = 4, y = 0.75 0.6 を代入して方程式を立ててみると,y 0.4- =0.123x+ ( ・・・ ① 式となる。 よ 0 ってx=0のときy = ( となり その値が 1/V, 「max であるので,Vmax は約 ( (2)同様に阻害剤がある場合のグラフを表の数値を使って作成する。 x 軸に1/[S] をy軸に1/V'をとってグラフを作成すると, 傾きが約0.313 の比例のグラ フ () になる。 x=4,y=1.5を代入して方程式を立ててみると,y=0.313+ ・・・ ②式となる。x=0のときy=( となり,その値が1/V であ max るので, V' は約 ( となり, 阻害剤なしの場合と 。 またy=0のときのxの値が-1/Kmであるので、1式 ②式よりKm を求めて みる。 ①式 0.123x+( )=0 x=2.098 Km≒0.477 max (相対値 ②式 0.313x+( )=0 x=-0.792 K = 1.263 問3 下線部 ③について, 表は阻害剤の存在 ・ 非存在下において,基質濃度とある (1) 表の数値を用いて図2のようなグラフを作成し, 阻害剤がない場合のV の反応速度 (相対値) の変化を対比させたものである。 次の(1),(2)に答えよ。 を求め,次の中から最も近い値を選べ。 ( 3.0 4.0 5.0〕 阻害剤があってもなくても Vmaxに変わりがないが、Kには影響があり酵素 と基質の親和性が変化しているので、 ( と考えられる。 86 第Ⅱ部 生命現象と物質

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生物 高校生

問3がわかりません。教えてください。

計算 やや 72.腎臓の働き 次の文章を読み、下の各問いに答えよ。 ヒトの腎臓は,左右1対あり 1個当たり約100万個の(ア)と呼ばれる尿を生 うへ産の一部がろ過され原となる。中には有用成分も多く含まれており、 KANTORONER, 306983 マン 集合量での水の再吸収はトンから証されるホルモンであるバソプレシンで て、細尿管でのナトリウムイオンの再吸収量は(ウ)から分泌される鉱質コルチコ ドによって促進される。 図 1はある健康な人の測定値 から求められた血しょう中 のグルコース濃度と原尿中 のグルコース濃度の関係を 示したものであり、図2は 同じ人の血しょう中のグル コース濃度と1分間当たり に生成される原尿や尿に含 まれるグルコース量の関係 を示したものである。 (mg/100mL) 500 400 300 原中のグルコース濃度 88888- 200 100 % 100 200 300 400 500 血しょう中のグルコース濃度 (mg/100mL) 図1 (mg/分) 原尿中尿中のグルコース量 1. 文章中の空欄(ア)~(ウ)に入る適切な語を答えよ。 600 500 400 300 200 100 0 0 100 200 300 400 500 血しょう中のグルコース濃度 (mg/100ml) 図2 問2. 下線部の過程でろ過されないものとして適当なものはどれか。 次の①~⑤のなかか らすべて選べ。 ① カリウムイオン ② アミノ酸 ③ タンパク質 ④ 尿素 ⑤ 273 病 細 自 3. 1. 2について、 次の問いに答えよ。 (1) この人の体内で1分間にろ過されて生じる原尿量(mL)はいくらか。 (2) しょう中のグルコース濃度が400mg/100mLのとき、 1分間に再吸収したグルコ ース量 (mg) はいくらか。 4.1.2に関する記述として適当でないものはどれか。 次の①~④のなかからつ 選べ ① 血しょう中のグルコース濃度が150mg/100ml のとき,グルコースの再吸収率は 100%である。 ② 図1.2の範囲において、 しょう中と中のグルコース濃度は等しい。 ③血しょう中のグルコースが200m00mlから400mg/100mlに上昇してい くと、グルコースの収量は徐々に低下していく。 血しょう中のグルコー度の上昇とともに吸収されるグルコース量も徐々に していくが、 rand以上では吸収されるグルコース量は一定である。 i (23 出ているグルコース(mg)を得るために必要な量(ml)を考える。 からだの内面

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生物 高校生

生物基礎の問題で、問4の解き方がわからないので解き方を教えて欲しいです。 答えはAが5 、 Bが4になります。

問3 右の表はいろいろな生物のおよ 生物名 ゲノムサイズ (kbp) 遺伝子の数 そのゲノムサイズと遺伝子の数を まとめたものである。 表を参考に して, ゲノムに関する記述として, 最も適当なものを次の①~⑤の うちから一つ選べ。 なお, bp は塩 基対数を表す単位で, Ikbp は 1000 塩基対を意味する。 大腸菌 4640 4300 酵母菌 (出芽酵母) センチュウ 12000 6300 97000 19000 シロイヌナズナ 125000 26000 キイロショウジョウバエ 176000 13600 ① ヒトの遺伝子の大きさの平均は, 約 136kbpである。 ② 原核生物に比べて真核生物の方が一般にゲノムサイズは大きい。 ③ 生物はからだの構造が複雑になるほど、 遺伝子数もそれに応じてふえる。 ④ キイロショウジョウバエの一つの体細胞は常に約13600種類のタンパク質をもつ。 ⑤ ヒトは大腸菌がもつおよそ4300 個の遺伝子をすべてもつ。 問4 キイロショウジョウバエの(A) 体細胞, (B) 精子に含まれる DNA 量を塩基対数で表すと, それぞれ何 Mbp になるか。 次の①~⑤のうちから選べ。 なお, 1Mbp は1000kbp を表す。 ① 13.6Mbp② 27.2Mbp③ 88Mbp ④ 176Mbp ⑤ 352Mbp

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