C.1.1 · 酵素と代謝

この資料は、コースが 2025 に初めて評価された際のHLトピックの一部を扱っており、全カリキュラムではありません。

前提条件：指定された数量と単位を読み取り、算術および以下のモデル条件を使用すること。

これらの例は独自かつ架空のものであり、実際の測定値や実際の生徒による調査ではありません。

この観察を説明するのは何か？

• 酵素はある温度では速く働き、別の温度では遅く働きます。加熱は成功する衝突を増やすことができますが、過度な熱は活性部位を変化させることがあります。

モデルを構築する

• 酵素は生体触媒である。
• 基質は、反応を促進する形状と化学的特性を持つ活性部位に結合する。
• 触媒は、全体として消費されずに反応速度を増加させる。
• 酵素：生体触媒。
• 変性：機能を阻害する構造変化。

モデルを検証できる証拠を選ぶ

• 単位時間あたりの生成物の量または固定終点を用いて速度を測定する。
• 終点試験において、同じ量の生成物または基質の変化が毎回終点を定義する場合、1/時間は速度の代理指標となる。

実験室での手順： タンパク質分解の場合、水浴中で酵素と基質を平衡状態にし、バッファーでpHを制御し、測定した体積を混合し、一定間隔でヨウ素試薬でサンプルを検査する。各検査には新しいスポットを使用する。反応混合物にヨウ素試薬を入れないこと。

既知の値から始める

• 既知：終点は40秒で到達する。
• 速度の代理指標 = 1 / 時間とする。
• 速度の代理指標 = 1 / 40 = 0.025 毎秒。
• 20秒における代理指標は、每秒0.050であり、2倍大きい。
• この比較は、同じ終点と初期濃度が使用されている場合に限り有効である。

あなたの手元： 固定終点が50秒で到達する場合、速度の代理指標 1 / 時間を計算せよ。

結論とその限界を確認する

• 最適値は、酵素および条件に特異的である。
• 低温は通常、反応を遅くするのみで、酵素が必ず変性するわけではない。
• エンドポイント間隔が精度を制限する。

誤りである： 低温は常に酵素を永久に変性させる。低温では分子の衝突頻度が減るため酵素活性が低下するだけで、活性部位は変化せず、温度を上げると活性が回復する。変性は過熱や極端なpHによる構造変化であり、冷却によって必ず生じるものではない。

重要：

• 酵素は生体触媒である。
• 単位時間あたりの生成物の量または固定終点を用いて速度を測定する。
• 注意：最適値は酵素と条件に依存する。

秒あたり 0.0125 のレート代理指標から計算する

• 固定された終端値达成に80秒かかる。
• 時間に対するレートプロキシ1を求める。各試行において同じ終端値が定義されている必要がある。