代謝の問題
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() | 1 | 2 | 4 | 8 | 16 | 32 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 反応速度() | 12 | 20 | 30 | 38 | 40 | 40 |
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
- 基質濃度と酵素反応の速度(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(61 技能)
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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
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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。