小テストNo2 17Seika2 quiz2wans

17Seika2-Quiz2

問題 1．酵素が触媒する化学反応は以下の化学反応式に従って進む。ただし E は酵素，S は反応の 基質，ES は酵素基質複合体，P は反応の生成物である。

E + S ⇄ ES → E + P

!% を導出する為の以下の問いに答えなさい。なお，必要に応じて特 定分子 X のモル濃度は上のように [X]と標記すること。

i) Pの生成速度を表す v=^![#]

!% を表す式を反応式中の記号を用いて答えなさい。 ii) 酵素・基質複合体 ES の生成速度^![&']

!% を表す式を答えなさい。また，「定常状態近似」を用い れば^![&']

!% をある値に近似できるようになる。その値を答えなさい。

iii) 反応中の全酵素濃度を[E]Tとすると，[E]T ，[E]，[ES]の関係を表す式を答えなさい。 iv) 小問 i)~iii)で答えた式を元に，酵素反応のミカエリス・メンテンの式を導出しなさい。 v) 酵素反応を解析する際にしばしば用いる，ミカエリス・メンテンの式を変形した「Lineweaver-

Burk」の式を答えなさい。

vi) 「競合阻害剤とは ① と構造が類似しており， ① と競合して ② と結合するために 触媒反応を抑制する化合物である。Lineweaver-Burk の式を用いてグラフを作成し，競合阻害剤 有りの反応と阻害剤無しの反応を比較すると２本のグラフについて③y 切片と傾きに競合阻害 剤固有の特徴がみられる。」

以上の文章において，空欄①と②には下の語群より最も適当な語句を記入しなさい。また，下 線③と関連し，競合阻害剤の Lineweaver-Burk 式における特徴を正しく説明しなさい。

語群 「酵素 E」，「基質 S」，「酵素・基質複合体 ES」，「生成物 P」

問題２．下の図は代謝の基本概念をまとめた図ですが，重要な化合物の名前が一部空欄になって います。この図に関する以下の小問に答えなさい。

i)空欄(a)~(f)に正しい化合物の名前を答えなさい。略語表記で良い。 ii)空欄①，及び②に適当な語句を記入し，完成させなさい。

（裏に続く）

化合物 有機

CO

，水

(c) ^，

NADH

(d) ^，

NAD

(a)

(b) _(f)

(e)

低分子

高分子

(a)

細

胞

活

動

酸

化

酸

化

還

元

還

元

① ^代謝 ② ^代謝

k_-1

k₁ k₂

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は様々な調節のメカニズムが備えられており，生物が体験する様々な環境の変化に対応できる ようになっている。以下の 2 つの語句は代謝経路に対するどのような調節の仕組みを表してい るか，簡単に説明しなさい。

「アロステリック調節」「基質サイクル」

iv) 解糖系の生成物であるピルビン酸の還元電位は-0.185V，NAD⁺の還元電位は-0.315V である。 以上の値を参考にすると，下の化学式

ピルビン酸＋NADH → 乳酸＋NAD⁺＋H⁺

では，NADH は❶＜酸化剤，還元剤＞として働き，ピルビン酸は❷＜酸化されて，還元されて＞ 乳酸になっている。❶＜＞と❷＜＞内の正しい語句をそれぞれ選び文章を完成させなさい。

問題３．下の表に，解糖系の１０個の反応を触媒する酵素の名前と，おのおのの反応自由エネル ギー変化DG (kJ/mol)を記した。この表を参考に設問 i)∼v)に答えなさい。

反応番号 酵素 DG (kJ/mol)

1 ^{ヘキ キ} -27.2

2 ^{− ン酸} -1.4

3 -25.9

4 -5.9

5 +4.4

6

-1.1

7 ^{ホ ホ ン酸キ}

8 ^{ホ ホ ン酸 タ} -0.6

9 ^エノ -2.4

10 ^ン酸キ -13.9

i)解糖系の前半において ATP を１分子消費し「先行投資」している反応を反応番号で 2 つ答えな さい。

ii) 反応 3 番を触媒する空欄①の酵素名を答えなさい。この酵素は「解糖系の総調節点」として働 く重要な酵素であるが，なぜこの酵素が触媒する反応が解糖系の調節点となっているのか，簡 単に説明しなさい。

iii)空欄①の酵素と結合してこの酵素の活性を「抑制」するアロステリック調節因子として働くも のを 2 つ答えなさい。

iv)空欄①の酵素と併せて解糖系の「基質サイクル」を構成する酵素の名前を答えなさい。 v)空欄②の酵素が触媒する反応の 2 つの反応基質名を答え，この酵素が触媒する反応の性質と解

糖系におけるその反応の意義について簡単に説明しなさい。

vi)空欄③の酵素の名前を答えなさい。この酵素が触媒する反応において「酸化される化合物」「還 元される化合物」の名前をそれぞれ答えなさい。

vii)「先行投資」した ATP を無事回収し，「 ゼロ」になる酵素反応の番号，及び ATP を更に合成 して解糖系全体として ATP の「黒字」となる酵素反応の番号をそれぞれ答えなさい。

解答用紙 学籍番号 氏名

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i) v=^![#]

!%

^{= k}

^[ES]

![&']

!%

^{= k}

^{[E][S] − k}

^{[ES] − k}

^[ES]

ii)

!%

^{= 0}

iii)^{酵素濃度 式}

[E]T= [E] + [ES] iv) 6^点

式 出 教科書 通 。 ， 問_(i)~(iii) い 回答を誤答 場合 ₂点減 点。更 ，式 出を省略 答案 減点。 出法を理解 い こ を見 い い答 案 ×。

v) 5^{点 1}

�

⁼

�_�

�_���

^×

⁺

1

�_���

vi) 5^点

基質_S

5^点

酵素_E 6^点

特徴₂本 共 直線 ，_y 片 値 _y軸 交差 あ ，直線 傾 競合阻害剤 含ま 反応 方 大 い。

問題２．32点満点 i)(a) ^各2^点

ATP

(b)

ADP (+ ^ン酸) (c)

FADH2

(d)

FAD (e)

NADPH

(f)

NADP⁺ ii) ^各2^点

異化 化

iii) ^{ロ ッ 調節} 6^点

あ 反応を触媒 酵素 おい ， 酵素 本来 基質 い，別 化合物 酵素 結

合 ， 活性を増減さ 調節 。 代謝経路 流生成物 酵素

結合 化合物 バッ 阻害 。

（裏に続く）

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iii)^基質サ 6^点

代謝経路 調節点 い 不可逆反応 酵素 ， 不可逆反応 あ 逆反応を 別 酵素 触媒 い ，一見 空回 い よう 代謝経路 形。₂ 酵 素 活性を調節 こ よ 精密 代謝経路 制御 可能 。

iv) ^各2^{点 還元剤 還元さ}

問題３．33点満点 ii)は 4 点，v)は 3 点。それ以外は各 2 点。 i) ^３ ii)^酵素

ホ ホ キ

ii)^説明

触媒 反応 大 負 DG を伴う不可逆反応 ^あ

解糖系 ₃番目 酵素 ， 他 ₆炭糖 解糖系 流 込 こ 調節可能 あ

iii)

エン酸，長鎖脂肪酸，_ATP iv)

1^，6^{− ホ タ} v)

3^{− ン酸 ロキ ン ン酸}

v)^{性質 意義}

異性化酵素 あ ン酸 酵素 ロキ ン ン酸

を ₃− ン酸 変換 ₁ 子あ ₂ 子

3^{− ン酸 解糖系 流反応 供さ ，}ATP ^{生成 利用さ 倍返 。} vi)^酵素

3^{− ン酸 ロ}

酸化さ 化合物 3⁻ ン酸

還元さ 化合物 NAD⁺

vii) ^{③ ロ 黒字}

問題 3 vii)について：本来は左と右の解答欄に区別標記を付けておくべきでしたが失念しましたの で今回は順番が逆，あるいは解答欄が上と異なっていても「7」「10」と記載されていれば加 点。ただし，これ以外の数字を記入したものは­2 点。