ページ3:

問3 下線部 (a) および (b) の反応式を記せ。
問4 (ア)に入る化合物名, (イ)に入る色を答えよ。
問5 化合物 A, B の構造式を例にならって記せ。 ただし, 立体異性体は区別し
ない。
~
問6 化合物 D, H, I の混合物から,それぞれの化合物を分液操作で分離する方
法を考える。 次の文章の中の (あ) (え)に入る適切な語句を選択肢から
選び,その理由を簡潔に答えよ。 さらに,化合物 ①から③に適する化合物を
D, H, Iの中から選べ。
混合物を分液漏斗に入れ, 塩酸と (あ) を加え振り混ぜ、(い) 層の水層を
取り出す。 取り出した水層に水酸化ナトリウム水溶液を加えて塩基性にす
ることで化合物 ①が遊離する。 次に (あ) 層に炭酸水素ナトリウム水溶液を
加え,(う)性にする。 このとき, (え) が生成する。 よく振り混ぜた後, 水
層と (あ) 層に分ける。 水層に塩酸を加え中和することにより,化合物②が
得られる。残った(あ) 層には化合物 ③が含まれている。
選択肢
(あ):エーテル・エタノール
(い): 上・下
(う): 塩基酸
(え):二酸化炭素・一酸化炭素
- 21 -

ページ4:

2
次の文章IおよびI を読み, 下記の問いに答えよ。
I. 生体内の化学反応の多くは、 主にア からなる酵素のイとしての働
きにより,反応が加速されている。 酵素は化学反応の ウ には影響を与え
ず, I |を低下させる。 グルコース酸化酵素がグルコースの酸化は促進する
がガラクトースの酸化は促進しないように、 酵素にはオ性がある。
アスパルテームは,アミノ酸からなる甘味料である。 アスパルテームの構造
は,図1に示すように, L-アスパラギン酸とL-フェニルアラニンがカ結
合により共有結合した化合物で,かつL-フェニルアラニンのカルボン酸がエ
ステルとなったものである。 アスパラギン酸およびフェニルアラニンには,不
斉炭素原子が一つずつ含まれるため, D体とL体の二つのキが存在する。
アスパルテームの原料となるL-アスパラギン酸は,アスパラギン酸アンモニ
アリアーゼと呼ばれる酵素による図2の反応を利用し, フマル酸にアンモニア
を付加させる方法で生産されている。一方, L-フェニルアラニンはある種の微
生物を用いた発酵法により生産されている。いずれも酵素が立体特異的に反応
を起こすため、ほぼL体のみが得られる。
HO
HO
*CH2
H2N
H
H2C
LOH
County
H2C.
H2N
H₂N
アスパルテーム
L-アスパラギン酸
L-フェニルアラニン
図1 アスパルテーム, L-アスパラギン酸, L-フェニルアラニンの構造
■は紙面手前に向かって結合があることを
なお,
•••••は紙面奥に向かって結合があることを示す。
-26-

ページ5:

アンモニア
フマル酸
アスパラギン酸
アンモニア
図2 アスパラギン酸アンモニアリアーゼの反応
問1 空欄ア~キに当てはまる語句を答えよ。
問2 アスパラギン酸とフェニルアラニンがカ 結合により結合した鎖状化合
物は,何種類考えられるか。 キは区別して考え,答えを導く過程も記す
こと。
問3 図3はフマル酸の二重結合を平面に置いた様子を表している。 文章 I の下
線部に関連して, フマル酸に対して図3に示す A-D の矢印の方向からアンモ
ニアの窒素原子が結合を形成すると, L-アスパラギン酸あるいはD-アスパ
ラギン酸が得られる。 L 体が得られるのはどの矢印の方向から結合を形成し
た場合か,全て答えよ。 なお, 矢印 AおよびBは図3の平面上側から,矢印
CおよびDは平面下側から結合を形成するものとする。
A
o=c.
OH
H、
HO
H
B
図3 平面上に置いたフマル酸へのアンモニアの付加
-27-

ページ6:

I. 酵素反応を,酵素Eと基質Sが可逆的に酵素 基質複合体 ES を形成し, そ
こから生成物Pができるというモデルで考えると, 式 (1) のように表すことが
できる。
k₁
ka
E+SES →P+E
(1)
なお,k, k-1,およびん は反応速度定数であり,P から ESへの変換は起き
ないと考える。このモデルでは,ES から P が生成する速度 u は,式 (2) のよう
に表される。
V₁ = ク [ES]
(2)
また,EおよびSからESが生成する速度v2 は,
V2= ケ [E] [S]
(3)
と表すことができ, ES からSが解離して ES が減少する速度 13 は,
V3 =
コ
[ES]
(4)
と表すことができる。
多くの酵素反応においては,反応中にESの生成速度と減少速度が釣り合う
ことが知られており,上記式 (2),(3),(4)より,次の式 (5) が成り立つ。
ケ [E] [S] = ク [ES] + コ [ES]
(5)
また,反応系中に含まれる酵素の総量 E, について次式 (6) が成り立つ。
[E] = [E] + [ES]
(6)
反応初期について考えると, 生成物が生じる速度 0 は,上記の式 (2),(5)
および (6) より式 (7) となる。
サ [[S]
V₁ =
(7)
シ
+ [S]
この式 (7) の サは最大速度 V.
メーターである。
シ は定数 Km と呼ばれるパラ
max'
実験データから速度パラメーター Km と Vmax を簡便に求める方法として
イーディー・ホフステープロットがある。 これは式 (7) を, 次式 (8) のように ひと
/[S] の一次式に書き直すことができることを利用した方法である。
01
V₁ = ス
+ セ
[S]
-28 -
(8)

ページ7:

問4 空欄ク〜シに当てはまる数式を [E], k, k-1 およびk を用いて答えよ。
問5 定数 Kmは、酵素反応の触媒能力を表す一つの目安となる。 基質濃度が Km
に等しい時の反応速度を求めよ。 解答に至る過程も示すこと。
問6 基質濃度が定数 Km よりも十分に小さい時、および十分に大きい時,反応
速度は基質濃度に対してどのように変化するか, 式 (7) を利用して説明せよ。
問7 式 (7) について,縦軸に反応速度,横軸に基質濃度をとり, グラフの概形
を図に示せ。 問5および問6を踏まえて図示し, Km と Vmax を明記するこ
と。
問8 空欄スおよびセに当てはまる式を, K. と V を用いて表せ。
max
問9 アスパラギン酸アンモニアリアーゼは, L-アスパラギン酸をフマル酸と
アンモニアに分解する反応も触媒する。 反応速度を測定したところ,表のよ
うなデータが得られた。 Km と Vmax を有効数字2桁で求めよ。 計算過程も示
し,解答には単位もつけること。
表 基質濃度と速度の実験データ
L-アスパラギン酸の濃度
(mol/L)
2.00 x 102
1.00 x 10
- 29
反応速度 1
(mol/(L・min))
1.30 x 105
2.10 x 105

ページ8:

A問題・化学科のみ
2
A
CH.O.Nあり
M=297
MC
B
D A G
0291205
-18
フタル酸
(P)
アニリン捏造 ナフタレン
(25 お茶の水女子)
○+D+E
(44100
枯あり
++F
→
c-c-&-c?
1
EP5Tの原料
テレフタル酸
© Naon ++さらし粉
→(イノ
遊離アニリン
①+Snthcl
渋HNOZ
0
H2504
C-017
To of
①
-OH
icon
"
G

ページ9:

(その2)
C4H100
要性体、
**
900
P-13 © C-c-ck-c QOO
32R
ótt
NんでM29
エーテル
反応せず、
+
✗
QQ
はアルコール
銀鏡CHOになった
1513
JR①は枝分れあり
C
Ⓐ
C-C-C-O
© c-g-o-c
J
CH3
と
①
(155
C
①
04
c) CH₂ CH₂-CH CH₂
OH
CHZ CH ChOH
T
0173
C.J, K. L DA'St
CH3-CH₂ CIĘ CIE OH
7
C13
2
a
01
CH3
CHZ Cit on CH3
CH3
C155 Cute O- CHE CH3

ページ10:

A② (その3)
P^») (a) (D
1434
+ NaOH→
+NaCl+120
WH3 CO
(b)2E2+3pu+14Hel→2+38,04+420
(3)+フタレン(イ)赤紫(紫)
CH3
a A i
CH3
B
C-O-CH CHCH3
C-O-CCI CH3
"
し
問6 (あ)コーテル
N
H
C- N~
エタノールは水と混ざり、分離に使えないから
水はエーテルより密度が大きいから
(1)下
(う) 塩基
中和反応でフタル酸ナトリウム塩に(水層に移す
(2) 二酸化炭素
カルボン酸より弱酸のため遊離するから
3
ため

ページ11:

②B問題...共通問題
A I.
問1
151 タンパク質
(25 お茶の水女子)
触媒回平衡
□活性化エネルギー基質特異
カペプチド鏡像異性
(光学)
問2
1872 Asp...
COOHX2
NH2×1
Phe
Cool xl
Nt2x1
アスパラギン酸のNHzとフェニルアラニンのCoolが
ペプチド結合が1種アスパラギン酸のCOOHと
フェニルアラニンのNitzがペプチド結合するのが2種
よって1+2=3種
アスパラギン酸とフェニルアラニン、それぞれD.L
があるから3×2×2=12種
Aug 124816
4

ページ12:

②(その2)
★★★
L体
左回り
2
CH₂ Cool
3
IW
H
Cool
う
よって
C.
1
NHY₂
C
A
B
H
OH
HO
H
C=O
D
2
Cool
✓
3
Ni
HOOL - H₂C
5

ページ13:

B2I
###
P₂94
V2
k₁
E+SES → P+E
k-1
V3
7 K2 5 K > K-1
(2)(3)(4)より
k₁ [E][S] = k₂ [ES] + K-1 [ES] -(5)
[E+] = [E] + [ES]
(2)(5)(6)(7)式より
K2 [ES]
=
[E] [s]
=K2x K₂+k-1
(6)
ki [E][S]
K₂x [E][S]
*2x
〃
K₂+k+
kmとする
km [ES] = [E+][s]-[5][5]
km
E11]-[ES])[s] - [Et][s]-ESIS
km
Tkm
[Et][s]
(Kim +[S]) [ES] = {E + ][s]
"V₁ = K₂ [ES] = K [E4][5]
サ K2 [Ex]シ k2tk_1
[ES] = km +[s]
km+[s]
6
=
K₂ [Et] [s]
K₂+K = +[s]
KI

ページ14:

km+[S]
Vmax km
=
問6
V₁
Vmax [S]
=
B(その2)
Vmax
[k2 [Ex][s]
**
問5 (7)より Vi
Vmax[s]
K2tk-n+[S]
kuskin = 011121385
km ミカエリスイ
ここで[S]=kmより
Vmaxkon
Vmax
2
[S]
kmtku
[S]がkmより小さいときけ
kmえばより
Vmax [S] Vmaxs]
2km
分6
ku
なので反応速度は難濃度に比例して
増加する、[S]がkmより大きいときは、
kmt [s] km(1+ (S)) `km
ku(it)
±
ku
[S]
=10
+121と近似て
Vmax[s]
km+[s] 65km+1)
[S]
t
Vmax [s2≒Vmaxとなるので
反応速度は強度に関係なく、変化しない
7

ページ15:

132 (993)
(その3)
問2
Vmax
√max
2
f
'
[S]
=
km
Vmax [s]
km +(5)
dy Viku + VI [s] =√rax[3]
(S)
SJ
852
十
√ max
A
←イーディ
ホフステー
プロット
V1 = -km VI
[s]
問9 表の値を問式に代入
1.30×10-5 = -kun /130×105
2,00×10-2
2.10x10-5 =-km 2.10×105
①②より
+Vmax D
+ Vinax
1.00× 10-1
10/2
kun = 1.81×10²² md/2 = 1.8 x 10-2 mol/
-5
?
Vimax = 2,49×105 mol/min) = 2.5×10 m (min)