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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

ある酵素について、酵素濃度・温度・pH を一定にし、阻害物質 X を加えない場合と、一定量の X を加えた場合のそれぞれで、基質濃度を変えて反応開始直後の反応速度(相対値)を測定した。結果は次の表のとおりである。

基質濃度()1248163264
X なし12202834384040
X あり5101520283640

X を加えた場合に、反応速度が「X を加えない場合の最大反応速度」のちょうど半分になる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(64 技能)
算数中学高校大学大学院

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  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
  62. 細胞でのタンパク質の立体構造とはたらき
  63. 酵素の活性部位と阻害
  64. 阻害物質を加えたときの反応速度

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「阻害物質を加えたときの反応速度」を使います。まず X なしの最大反応速度を読み取り、X ありの行で指定の速度になる基質濃度を探しましょう。

ヒント 2

X なしでは基質濃度を高くすると反応速度が で一定になります。これが最大反応速度で、その半分の値を求めます。X ありでも基質濃度を十分に高くすると同じ最大値に達する(競争的阻害)ことも確かめましょう。

ヒント 3

求める反応速度は です。表の「X あり」の行で、反応速度が になる列を探しましょう。

答えと解説

答えを見る
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解説を読む

1. X なしの最大反応速度を読み取る

X を加えない場合、基質濃度が 以上で反応速度は のまま増えなくなる。よって最大反応速度は である。その半分は

2. 阻害のしかたを確かめる

X を加えると、基質濃度が低いときは反応速度が大きく下がるが、基質濃度を まで高くすると X なしと同じ に達する。基質濃度を高くすると阻害の影響が小さくなり、最大反応速度が変わらないので、X は競争的阻害を起こす物質である。そのため、X があると同じ反応速度を得るのにより高い基質濃度が必要になる。

3. X ありで反応速度が 20 になる基質濃度を読む

表の「X あり」の行で反応速度が になっているのは、基質濃度が のときである(X なしでは で に達しており、X によって 4 倍の基質濃度が必要になったことがわかる)。

したがって、求める基質濃度は である。

別解

X を加えない場合の最大反応速度は、基質濃度 、 mmol/L で変わらない 。その半分は 。X を加えた場合の表で反応速度が 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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