18Seika1-Quiz2 生化学Ⅰ 第 2 回小テスト 2018.12.13 問題 1． アンモニウムイオン（NH4 ＋ ）がアンモニア（NH3）に変わる様子を示した以下の式： NH4 ＋ ＋ H2O ⇄ NH3 ＋ H3O ＋ を参考に，アンモニア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。 問題 2． 以下に，生物でタンパク質の原材料となる「天然アミノ酸」の一覧表（抜粋）を示した。「構造の番号」 欄で記した番号は表の下に記載したアミノ酸側鎖の構造を示す。 この表に関連した小問(i)~(vi)に答えなさい。 アミノ酸名称 3 文字略語表記 1 文字略語表記 構造の番号
L-Glutamic Acid (i)-(a) E (iii)- (a)
L-Tyrosine Tyr (ii)-(a) 該当なし
L-Isoleucine (i)-(b) I (iii)- (b) L-Alanine Ala (ii)-(b) (iii)- (c) L-Lysine Lys (ii)-(c) (iii)- (d) L-Methionine (i)-(c) M (iii)- (e)
L-Proline (i)-(d) P (iii)- (f)
L-Tryptophan (i)-(e) (ii)-(d) (iii)- (g) L-Arginine Arg (ii)-(e) (iii)- (h) <アミノ酸の構造（抜粋）;pH7.0 にて> (i) 表中の(i)-(a)から(i)-(e)の空欄に適当なアミノ酸の 3 文字略語表記を答えなさい。 (ii) 表中の(ii)-(a)から(ii)-(e)の空欄に適当なアミノ酸の 1 文字略語表記を答えなさい。 (iii) 表の空欄(iii)-(a)から(iii)-(h)に該当するアミノ酸の正しい構造を表の下の図群①∼⑩から選び，番号 で答えなさい。ただし，Tyrosine の例にあるように，すべてのアミノ酸の正しい構造が表示されている わけではありません。正しい構造がない場合は回答欄に「該当なし」と記載すること。 (iv) 天然アミノ酸の中で「ジスルフィド結合」という共有結合を形成するアミノ酸の名前，3 文字略語 表記，1 文字略語表記を答えなさい (表には記載されていません)。 （裏に続く） CH3 COO -CH +H3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H 3N +H 3N NH N CH2 COO -CH +H 3N COO -H2 C +H2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H3N SH CH2 COO -CH +H3N OH CH2 COO -CH +H 3N O O -C CH2 CH2 COO -CH +H3N ④ CH3 COO -CH +H 3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H 3N +H 3N NH +HN CH2 COO -CH +H 3N COO -H2 C +H 2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H 3N SH CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N O OH C CH2 CH2 COO -CH +H 3N ① CH3 COO -CH +H3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H3N +H 3N NH +HN CH2 COO -CH +H3N COO -H2 C +H 2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H 3N SH CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N O O -C CH2 CH2 COO -CH +H3N ③ CH3 COO -CH +H3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H3N +H3N NH +HN CH2 COO -CH +H3N COO -H2 C +H2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H 3N SH CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H3N O OH C CH2 CH2 COO -CH +H3N ② O NH2 C CH2 COO -CH +H3N O OH C CH2 COO -CH +H3N CH3 S CH2 CH2 COO -CH +H 3N CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N ⑦ O NH2 C CH2 COO -CH +H 3N O OH C CH2 COO -CH +H3N CH3 S CH2 CH2 COO -CH +H 3N CH2 COO -CH +H3N OH CH2 COO -CH +H 3N ⑤ CH3 COO -CH +H3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H3N +H3N NH +HN CH2 COO -CH +H 3N COO -H2 C +H2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H3N SH CH2 COO -CH +H3N OH CH2 COO -CH +H3N O OH C CH2 CH2 COO -CH +H3N ⑧ O NH2 C CH2 COO -CH +H 3N O OH C CH2 COO -CH +H 3N CH3 HC CH2 COO -CH +H 3N CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N CH3 ⑨ CH3 COO -CH +H 3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O NH2 C CH2 COO -CH +H 3N +H 3N NH +HN CH2 COO -CH +H 3N COO -H2 C +H 2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H 3N SH CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N O OH C CH2 CH2 COO -CH +H 3N ⑥ CH3 COO -CH +H 3N COO -NH2+ NH2 C NH CH2 CH2 CH2 CH O NH2 C CH2 CH2 COO -CH H2N O O -C CH2 COO -CH +H 3N +H 3N NH N CH2 COO -CH +H 3N COO -H2 C +H 2N CH2 CH2 HN CH2 COO -CH +H 3N SH CH2 COO -CH +H 3N OH CH2 COO -CH +H 3N O O -C CH2 CH2 COO -CH +H 3N ⑩
18Seika1-Quiz2 問題 2．（続） (v) 3 文字アミノ酸略顔表記で「His」と呼ばれるアミノ酸もまた天然アミノ酸の中でユニークな性質を 持つ。His の名称を回答欄に記入し（英語，日本語どちらでも大丈夫），このアミノ酸のユニークな特徴 を簡単に説明しなさい。 (vi)20 種類の天然アミノ酸の中で最も分子量の小さいものを 3 文字略語表記で答えなさい。 問題 3． 右の図は生物の核酸においてよく見る，2 つのヌクレオチドが連 結した構造を示す。図の右には各ヌクレオチドに含まれる塩基 の種類を略語で示した。この構造を参考に，以下の小問 (i)~(iv) に答えなさい。
(i) 右の構造は DNA で見る構造ですか？RNA で見る構造です か？正しく選び，そう思う理由も答えなさい。 (ii)図中”G”は「プリン」， T”は「ピリミジン」の誘導体の構造で ある。DNA で見かける 4 種の塩基のうち，プリン誘導体，ピリ ミジン誘導体の塩基をもう 1 種類ずつ，名前で答えなさい。 (iii) 図を参考にして，2 つのヌクレオチドを連結している「ホス ホジエステル結合」の詳細な特徴を説明しなさい。なお，説明に は結合部位や官能基の説明が含まれていることが望ましい。 (iv) ワトソンとクリックが決定した「DNA 二重らせん構造」の特徴を述べなさい。 問題 4． (i) タンパク質の精製に用いられる「イオン交換クロマトグラフィー」では、下記にある様な官能基がク ロマトグラフィーの固定相に結合した「イオン交換樹脂」を利用します(下の式はいずれも pH 7.0 での 構造)。 ・ジエチルアミノエチル(DEAE)基：-CH2-CH2-NH(CH2CH3)2+ (pKa=11.5) ・カルボキシメチル(CM)基：-CH2-COO (pKa=4.3) 問題用紙 1 ページ目の問題 1 で図示した天然アミノ酸①∼⑨の中から，pH 7 において DEAE 基，CM 基 をそれぞれ結合させたイオン交換樹脂に結合するものを選び，構造番号①∼⑨と，そのアミノ酸の名称 を答えなさい。 (ii) 「サイズ排除クロマトグラフィー」ではタンパク質分子の大きさ(分子量)に従ってカラムから溶出さ れる順番が変化することで分離が成功する。今、分子量 50 万のタンパク質 A と分子量 5 万のタンパク 質 B が混合した溶液サンプルを分画範囲が適したサイズ排除クロマトグラフィーカラムに添加したと き，溶液の色が最初が赤色，続いて黄色であった。このことからタンパク質 A, B についてわかることを 述べなさい。 NH N N O NH2 N O H H H H CH2 H O P -O O HO O NH O O H3C N O H OH H H H CH2 H G T “G” “T”
解答用紙 学籍番号 氏名 18Seika1-Quiz2 問題 1．１８点，部分点あり ["#$][#&] ["#' &] = 𝐾[𝐻,𝑂] = 𝐾.の式の両辺を常用対数に変換すると 𝑙𝑜𝑔23["#$][# &] ["#' &] = 𝑙𝑜𝑔23𝐾.｡これを整理すると𝑙𝑜𝑔23 ["#$] ["#' &]+ 𝑙𝑜𝑔23[𝐻 5] = 𝑙𝑜𝑔 23𝐾.｡ 𝑙𝑜𝑔23[𝐻5]と𝑙𝑜𝑔23𝐾.をそれぞれ左右に移行すれば pH と pKa に置き換えることができるため， 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔23 ["#$] ["#' &]となる． 問題 2．表記以外の解答は各１点，合計２７点 (i)-(a) Glu (i)-(b) Ile (i)-(c) Met (i)-(d) Pro (i)-(e) Trp (ii)-(a) Y (ii)-(b) A (ii)-(c) K (ii)-(d) W (ii)-(e) R (iii)-(a) ③ (iii)-(b) 該当なし (iii)-(c) ⑥ (iii)-(d) 該当なし (iii)-(e) ⑦ (iii)-(f) ⑧ (iii)-(g) ② (iii)-(h) ① (iv)名前 ２点 L-Cysteine，L-システイン 3 文字 Cys 1 文字 C (v)名前 ２点 L-Histidine，L-ヒスチジン 特徴 ２点 側鎖の pKa が６付近であるため，容易に水素イオンの結合解離が可能 (vi)3 文字 Gly （裏に続く）
18Seika1-Quiz2 問題 3．２９点 (i)DNA？RNA？ DNA３点 そう思う理由 ５炭糖リボースの２ 位にＨが結合しているデオキシリボースであるため （「塩基がチミンを含むため」は一部配点）３点 (ii)プリン塩基 ４点 アデニン ピリミジン塩基 ４点 シトシン (iii) ８点 「上のヌクレオチド」／「グアニン塩基のヌクレオチド」の３’水酸基が「下のヌクレオチド」／「チ ミン塩基のヌクレオチド」の５ 水酸基とリン酸を介して結合している。 (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。 問題 4．２６点満点 (i) DEAE 構造番号 名称 (i) CM 構造番号 名称 1. ③ L-Glutamic Acid 1. ① L-Arginine 2. ⑩ L-Aspartic Acid 2. 3. 各３点，合計１８点。一部正解も 部分点配点あり。→ 3. ただし，誤解答を余分に表記した 場合，各―１点 (ii) 各４点 タンパク質 A は 赤色 タンパク質 B は 黄色
