小テストNo2 17Seika1 quiz2wans

2017.12.14

生化学Ⅰ 第 2 回小テスト

問題１．①∼⑭の L-アミノ酸の構造を参照し，アミノ酸に関する以下の小問に答えなさい． i. ①番と②番のアミノ酸名，3 文字略語表記，そして 1 文字略語表記を正しく答えなさい． ii. 「芳香族アミノ酸」のグループに属するアミノ酸の番号をすべて挙げ，各々のアミノ酸について

名前と１文字略語表記を答えなさい．

iii. 「L-システイン」の正しい構造を①∼⑭より選び，番号で答えなさい．また，L-システインの 3 文字略語表記，1 文字略語表記，及びこのアミノ酸の「ユニークな能力」について説明しなさい． iv. 側鎖の pKa が 6 付近の中性であるために，化学反応の触媒として働く酵素の重要な部位（活性

部位）でしばしば見かけるアミノ酸を①∼⑭より選び，答えなさい．また，このアミノ酸の名前 と 3 文字略語表記と答えなさい．

v. 小問 i iv の回答に該当しないアミノ酸を上の①∼⑭の中から３個選び，番号，名称，３文字略 語標記そして１文字略語表記を関連づけて答えなさい．

vi. 生物において蛋白質の材料となる「標準アミノ酸（天然アミノ酸）」は上記①∼⑭以外にあと６ つあるが，この６つの中から２つ挙げ，その名称，３文字略語表記，１文字略語表記を答えなさ い．

＜裏に続く＞

O NH₂ C CH₂

COO^-

+_H CH

3^N

①

O

COO^-

O OH C CH₂

COO^-

+_H CH

3^N

②

S CH₂ CH₂

COO^-

+_H CH

3^N

③

CH₂ COO^-

+_H CH

3^N

④

OH

CH₂ COO^-

+_H CH

3^N

⑤

CH₂ COO^-

+_H CH

3^N

⑥

COO^-

OH CH₂

COO^-

+_H CH

3^N

⑦

COO^- H₂ C

+_H 2^N

CH₂ CH₂

⑧

HN

CH₂ COO^-

+_H CH

3^N

⑪

+_HN

CH₂ COO^-

+_H CH

3^N

⑫

OH C CH₂ CH₂

COO^-

+_H CH

3^N

⑬

COO^- NH₂⁺ NH₂ C NH CH₂ CH₂ CH₂

+_H CH

3^N

OH CH

COO^- CH

⑭

CH₃ COO^-

+_H CH

3^N

⑨

NH₂ C CH₂ CH₂

COO^- CH H₂N

⑩

問題 2．

i. 酢酸（CH₃COOH）が酢酸イオン（CH₃COO^­）にイオン化する様子を示した以下の式： CH₃COOH ＋ H₂O ⇄ CH₃COO^­ ＋ H₃O^＋

を参考に，酢酸についてのヘンダーソン・ハッセルバルヒの式を正しく導出しなさい。 ただし，[H₃O^＋]＝[H^＋]である。

ii. 実験用に pH＝5.00 の緩衝液が必要になったので，酢酸と酢酸ナトリウムを用いて緩衝液を作成 する。0.5 mol/l の酢酸緩衝液（[CH₃COOH]＋[CH₃COO^­]＝0.5）を pH=5.00 に調整するためには 酢酸と酢酸ナトリウムをそれぞれ何 mol/l に調節すればよいか，i.のヘンダーソン・ハッセルバ ルヒの式を用いて計算しなさい。ただし，酢酸の pＫa（＝­log₁₀^Ka）の値は 4.76 であり，必要 ならば 10^(0.24)=1.738であることを利用すること。

問題 3．

i. ヌクレオチドは 5 つの炭素原子からなる糖の一種である ① に DNA と RNA 合わせて合 計 5 種類見られる環状化合物の ② ，そして負電荷を持つ ③ が１個以上結合し て作られる．空欄①∼③に適当な語句を記入しなさい．

ii. 小問 i.の空欄①について，RNA で見られる①と DNA で見かける①の違いを簡単に説明しなさ い．

iii.「ヌクレオチド」と「ヌクレオシド」の違いを決定するものを①∼③より番号で答えなさい． iv. 1953年にワトソンとクリックが発表した DNA の二重らせん構造の特徴をすべて答えなさい． v. 肺炎双球菌を用いて行われた「Griffith の実験」について説明しなさい．また，Griffith の結果

を発展させた「Avery・MacLeod・McCarty の実験」の結果より，生物において DNA がどうい う役割を担うことが証明されたのか，説明しなさい．

解答用紙 学籍番号 氏名 101 点満点

i.①名称

L-アスパラギン（L-Asparagine)

３文字

Asn

１文字 N

②

L-アスパラギン酸 (L-Aspartic Acid) ^{Asp D} ii.番号

④

名称

L-フェニルアラニン (L-Phenylalanine)

１文字

F

⑤ L-チロシン（L-Tyrosine) ^Y

⑪ L-トリプトファン (L-Tryptophan) ^W

【⑫】* 【L-ヒスチジン（L-Histidine)】 【H】 iii.番号

⑥

３文字

Cys

１文字

C

能力 空間に２つのシステイン残基が近接しているとき，チオール基が酸化反応を経てジスルフ ィド結合という共有結合を形成し，蛋白質の構造を安定化できる．

iv.番号

⑫

名称

L-ヒスチジン（L-Histidine）

３文字

His v.番号（順に）

③，⑦，⑧

名称 L-メチオニン，L-セリン， L-プロリン

３文字

Met, Ser, Pro

１文字 M, S, P

⑨，⑩，⑬

L-アラニン，L-グルタミン，L-グル

タミン酸 Ala, Gln, Glu A, Q, E

⑭

L-アルギニン（L-Arginine） 以上，７つの候補より

Arg 選択

R

vi.名称（下の６候補より２つ）

L-バリン，L-ロイシン，L-イソロイシン

３文字

Val, Leu, Ile

１文字

V, L. I

グリシン，L-リシン，L-トレオニン Gly, Lys, Thr G, K, T

＜裏に続く＞

問題２．³⁰点満点 i. ¹⁵点

!"_#!$$^%["^']

!"_#!$$" ^{= � �,� = �.}の式の両辺を常用対数に変換すると

���₂₃ ^!"#!$$%["']

!"_#!$$" ^{= ���23�.}｡これを整理すると���23

!"_#!$$^%

!"_#!$$" ^{+ ���23[�}

5_{] = ���} 23^�.｡

���₂₃[�⁵]と���23^�.をそれぞれ左右に移行すれば pH と pKa に置き換えることができるため，

�� = ��� + ���₂₃ ^!"#!$$

%

!"_#!$$"^となる．

ii. ¹⁵点 pH=5.00，pKa=4.76 をそれぞれ i.の式に代入すると，���23

!"_#!$$^%

!"_#!$$" = 0.24が得られ，

ここから^!"_!"^#!$$%

#^!$$"＝1.738 となる．また，問題文より[CH₃COO^-]+[CH₃COOH]=0.5となるため，こ

の連立方程式を解くと[CH₃COO^-]=0.317 mol/l，[CH₃COOH]=0.183 mol/lとなる．

問題３．³⁰点満点 i. ① ³点

リボース

② ³点

塩基

③ ³点

リン酸

ii. ⁵点2’位に結合している官能基が異なっており，RNA の場合は 2’位に水酸基と水素が（リボース）， DNAの場合は 2 つの水素が（デオキシリボース）それぞれ結合している．

iii. ³点

③ iv. ⁷点

２本のポリヌクレオチド鎖が互い違い（逆平行）の配置で右巻きらせん構造を形成している。塩基

（疎水性）はらせんの内側に，糖とリン酸の主鎖はらせんの外側に配置される。らせんの形の関係上， 主溝と副溝と呼ばれる２種類の溝が分子表面に現れる。２本のポリヌクレオチド鎖は水素結合からな る塩基対により安定化される。アデニンはチミンと２本の水素結合，グアニンはシトシンと３本の水 素結合を形成する。

v. 6_点

Griffithの実験では，病原性を見せる S(mooth)型の肺炎双球菌と病原性を持たない変異型の R(ough)型の肺 炎双球菌を用いて「遺伝情報の伝達」に関する実験を行った．彼の実験で特筆するべき結果は「熱で殺菌 して無害化した S と元々無害の生きた R を混合してマウスに投与すると生きた病原性の S が発生した」と いう実験結果である｡これは「遺伝情報が何らかの方法で死んだ S から生きた R に伝達された」と言うこ とを示す結果である．そのあと Avery-MacLeod-McCarty の実験ではその遺伝情報の担い手は DNA である ことを突き詰め，「生物の遺伝を司る生体分子は DNA である」という概念が確定した．

＜問題 1．アミノ酸の採点方針について＞

１．問題 1 の ii., v., そして vii. では「自由記述」で該当するアミノ酸を回答する性質の問題ですの で，本来でしたら「すべての答えが一致してこそ正解」なのですけれども，今回のテストでは部 分点を付与しています．

部分点の与え方は「多数決」「高い得点になる」様にしています．例えば，v.の正解に該当する

「L-メチオニン」（構造③）の答えとして

「③ → L-Methionine → Met → N」と回答した場合，一文字表記の「N」だけが誤答，他 は正解としています．2 個正解・2 個誤答の場合は 2 個分の正解のみをカウントしています（例 えば，「③ → L-Serine → Met → S」は，v．の正解であるセリンとメチオニンがごっち ゃになっていますのでどちらか半分のみ正解にしています）．

２．*問題 ii.「芳香族アミノ酸」について：授業では芳香族アミノ酸にグループされるアミノ酸と して 3 つ（Trp, Phe, Tyr）を紹介しました｡この分類分けは広く生物科学の教科書や生化学事典に 記載されている定義です．しかしながら，有機化学的にはヒスチジンのイミダゾール基も「芳香 環」の仲間，そのためか Wikipedia ではヒスチジンが芳香族アミノ酸の仲間としてあげられてい ます．これは少数意見のようです．

授業で説明した内容をテストしていることもさることながら，イミダゾール基の芳香性を知っ ているところも評価しても良いと思うのですが，今回のテストでは以下のように配点しました．

＜授業で説明した芳香族アミノ酸をすべて正しく回答し，その上更にヒスチジンも答えた人＞ → 加点なし．

＜授業で説明した芳香族アミノ酸の一部回答を誤答した人で，ヒスチジンを書いた人＞ →誤答の点数分だけ加点

＜授業で説明した芳香族アミノ酸の代わりにヒスチジンを答えた人＞ →加点なし．