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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

至急です🙇‍♀️ どれだけ計算しても答えに辿りつきません。 どなたか計算過程を教えてくださいませんか。

18 次の文を読み、以下の問いに答えよ。 図1は,細胞周期 の模式図である。 細 胞周期は. 分裂が行 われる (ア) 期 ((a) JUI. (b) JUI, (c) JUI, (d)期) と分裂の準備 段階である (イ) (K) 用 (1)期) 時間 (時間) 10 細胞数(個) 100 MAX AY (株)、 (c)、 期 期 ((e) 期 (f) 期, (g) 期) に分けられる。 細胞は(イ) 期の間に DNAを合成する。 LI ある体細胞集団を培養し、培養時間と細胞数の増加の関係について光学顕微鏡で観察を 行ったところ、 下の表1に示す結果が得られた。 また,表2はこの細胞集団から800個の 細胞を採取して,分裂過程の違いで分けて細胞数を集計した結果である。 なお、この細胞 集団における細胞周期の進行は一定であると仮定する。 表1 培養時間と細胞数 20 30 40 50 60 70 80 125 175 200 250 350 400 500 + 表2 細胞周期と細胞数 図2 P 細胞分裂の各期 (a) 期 (b) 期 (c) 期 (d) 期 (e) 期 (f) 期 (g)期 細胞数(個) 10 500 60 90 60 40 40 -400 タマネギの根端を用いて体細胞分裂の観察を行っった場合、 次の①~⑤を正しい手順 に並べ替えよ。 ① 60℃に湯せんした塩酸の中で,根端を5分間温めた。 2 ② 根端に酢酸オルセイン溶液をたらし, 5分間置いた。 3 ③ 根端を酢酸に浸し、 しばらく置いた。 ④ 解離した根端をスライドガラスに載せた。 4 ⑤ カバーガラスをかけた後、その上にろ紙を置いて, 親指で強く押しつぶした。 5 (2) (1)の③は何のために行うか。 (3) 顕微鏡で分裂期の細胞を探したところ, 分裂期の細胞は少ししか見られず、その周辺 の細胞のほとんどが間期の細胞であった。 このことを説明する文章として、最も適当な ものを次の①~④から1つ選び, 18にマークしなさい。 根端では、ごく一部の細胞だけが分裂しており、大部分の細胞は分裂を停止してい るから。 根端では、 ほとんどすべての細胞が同調 (同じタイミングで)して分裂しているから ③ 細胞周期のうち, 間期に要する時間が, 分裂期に要する時間よりも短いから。 ⑥④ 細胞周期のうち、 間期に要する時間が、 分裂期に要する時間よりも長いから。 (4) 文中および図1の(ア)(イ) にあてはまる名称を答えよ。 (⑤5) 図1の(c)期にあてはまる細胞の形態を、図2の(あ)~(か) から選べ。 (6) 思考力・表現力・判断力> 一般に、1回の細胞分裂が起こると細胞数は2倍になる。このことと表1から,この 細胞における細胞周期は何時間と推定されるか。 思考力・表現力・判断力> この細胞集団について, DNA合成の開始から終了までに要する時間は、1個の細胞当 たり何時間と推定されるか。 7.5 30x & 4,5 x 3 22/5

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生物 高校生

問2の解説で「Kmの値は変化しない」と書いてあるんですがよく分かりません。右のグラフを見ると変化してるように見えるんですが….

レベルアップ問題 39 酵素反応のグラフ (3) グラフ 計算 コハク酸脱水素酵素の反応速度と,基質であるコハク酸の濃度との関係を明らかにす るために、酵素濃度を一定に保ち、基質濃度を変化させて反応を調べたところ, 図1に 示すような曲線が得られた。 ここで、酵素反応速度 最大反応速度 Vmax, 基質 濃度 [S], ミカエリス定数 Km の間には, v= Vmax [S] Km+ [S] という式が成り立つ。さらに, 横軸に基質濃度の逆数を, 縦軸に反応速度の逆数をとりグラフにしたところ、図2のよ うな直線となった。 このグラフで, [S] を無限大 (∞),すなわち 1 →0にすること [S] で Vmaxが求まる。また,180にすることでKm が求まる。 反応速度 V Vmax 2 | 最大反応速度 Vmax_ (注) ミカエリス定数 Km: 最大反応速度の 1/2のときの基質濃度 0 Km 基質濃度 [S] B ひ 1 [S] 図1 基質濃度と反応速度の関係 図2 基質濃度の逆数と反応速度の逆数の関係 A 1 V 0 問1 図2において, 直線と縦軸 横軸との交点AとBの座標を, それぞれ Vmax また は Km の記号を用いて表せ。 (1) 2 問2 酵素濃度を半分にすると図2 の直線はどのように変わるか, 図 1 3 の ①~⑤の直線の中から1つ選 べ。 問3 コハク酸とよく似た構造のマ ロン酸はコハク酸脱水素酵素の 活性部位と結合して, 酵素反応を 阻害する。 このような阻害作用を もつ物質を一般に何と呼ぶか,そ の名称を答えよ。 問4 この実験においてマロン酸を一定量加えると, 図2の直線はどのように変わるか, (東京海洋大) 図3の①~⑤の直線の中から1つ選べ。 図3 マロン酸なし (3) (5) [S] 第2章代 謝

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