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代謝の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校生物 代謝

ある酵素の量と温度・pH を一定にして、基質の濃度だけを変え、反応開始直後の反応速度(生成物が 1 分間あたりにできる量)を測定した。結果は次の表のとおりである。

基質濃度()12481632
反応速度()122030384040

基質濃度を表の値より高くしても、反応速度は表の最大の値から変わらないものとする。反応速度が最大反応速度のちょうど半分になったときの基質濃度は何 か。表の値から答えよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(61 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 実験器具の使い方と安全
  2. 気体の発生方法・性質・集め方
  3. 有機物・無機物と金属の性質
  4. 原子・分子と化学式
  5. 原子の構造と同位体
  6. 電子配置と価電子
  7. 周期表と周期律
  8. イオン化エネルギー・電子親和力・電気陰性度
  9. イオンと電離・電解質
  10. イオン結合と金属結合
  11. 共有結合と配位結合
  12. 分子の形と極性
  13. 分子間力と沸点
  14. 結晶の種類と性質
  15. 水溶液の性質と再結晶
  16. 溶解のしくみ(水和)と極性による溶けやすさ
  17. 有機化合物の特徴と官能基による分類
  18. 酸・アルカリと中和・指示薬
  19. アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義
  20. 酸・塩基の価数・強弱と電離度
  21. 水の電離と pH・身のまわりの物質の液性
  22. アミノ酸の性質と等電点
  23. 構造異性体
  24. 脂肪族炭化水素の置換反応・付加反応・付加重合
  25. 分解と化合(化学変化の種類)
  26. 酸化と還元
  27. 酸化・還元の定義
  28. アルコールとエーテル
  29. 酸化数と酸化・還元の判定
  30. 酸化剤と還元剤
  31. アルデヒドとケトン
  32. 弱酸の遊離・揮発性の酸の遊離
  33. カルボン酸とエステル
  34. 高分子化合物の特徴と重合の種類
  35. タンパク質の構造・変性・検出反応
  36. 消化と吸収
  37. 原子量・分子量・式量
  38. 物質量と質量・粒子の数
  39. 気体の体積と物質量
  40. 化学反応式の係数
  41. 化学反応式と量的関係
  42. モル濃度
  43. 反応速度の表し方
  44. 状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留
  45. 熱運動と絶対温度
  46. ボイル・シャルルの法則と理想気体
  47. アボガドロの法則と気体の状態方程式
  48. 分圧の法則とモル分率
  49. 化学変化と熱・質量保存の法則
  50. 発熱反応・吸熱反応と反応エンタルピーの符号
  51. 細胞のつくり
  52. 植物のからだのつくり
  53. 光合成・呼吸・蒸散
  54. 光を吸収して起こる反応(光合成・光化学反応・光触媒)
  55. 反応速度を変える条件(濃度・圧力・表面積・光)
  56. 活性化エネルギーと遷移状態
  57. 可逆反応と化学平衡の状態
  58. 平衡定数の意味と変化する条件
  59. 触媒のはたらきと種類
  60. 酵素の性質
  61. 基質濃度と酵素反応の速度

ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

技能「基質濃度と酵素反応の速度」を使います。まず、基質濃度を高くしても反応速度が増えなくなったときの値(最大反応速度)を表から読み取りましょう。

ヒント 2

基質濃度が高いところで反応速度が一定になった値が最大反応速度です。その半分の値を計算しましょう。

ヒント 3

最大反応速度は なので、その半分は です。表で反応速度が の列を探しましょう。

答えと解説

答えを見る
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解説を読む

1. 最大反応速度を読み取る

基質濃度が低いうちは、基質濃度が高くなるほど反応速度が大きくなる()。しかし基質濃度が と のときは反応速度がどちらも で、それ以上大きくならない。これは、ほとんどすべての酵素が基質と結合して反応しているため、酵素の量で反応速度の上限が決まってしまうからである。よって最大反応速度は である。

2. 最大反応速度の半分を求める

3. 反応速度が 20 になる基質濃度を表から読む

表で反応速度が になっているのは、基質濃度が のときである。

したがって、求める基質濃度は である。

別解

基質濃度が 、 mmol/L で反応速度は mol/分で変わらず、最大反応速度は 。その半分は mol/分。表で反応速度が となるのは基質濃度 mmol/L のとき。よって答えは mmol/L。

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