代謝（酵素・光合成・呼吸） ── 問題
基礎
- 次の反応は同化・異化のどちらですか。 呼吸（有機物を分解して ATP をつくる） （ア 異化 イ 同化）
- 次の酵素の基質（作用する物質）はどれですか。 トリプシン （ア タンパク質 イ デンプン ウ セルロース エ 麦芽糖）
- 酵素の性質として正しいものはどれですか。 （ア どんな物質にも同じように作用する イ 決まった基質にだけ作用し、反応後も繰り返し使える触媒 ウ 反応するとなくなるので、常に新しく合成する必要がある エ 温度が高いほどよくはたらく）
- 呼吸と燃焼の違いとして正しいものはどれですか。 （ア 呼吸のほうが燃焼より高温で一気に進む イ 呼吸は酸素を使わずに有機物を分解する ウ 燃焼では二酸化炭素を出さず、水だけができる エ 呼吸は酵素で段階的に進み ATP をつくる）
標準
- 光合成と呼吸について、光合成で放出される酸素はどの物質に由来しますか。 （ア 二酸化炭素 イ 水 ウ グルコース エ ATP）
- カタラーゼの実験について、過酸化水素水に煮た肝臓片を入れるとどうなりますか。 （ア 二酸化炭素が発生する イ 生のときより激しく泡が出る ウ 肝臓片が溶ける エ ほとんど泡が出ない（酵素が熱で変性した））
- 酵素の反応速度と温度の関係を表すグラフとして正しいものはどれですか。 （ア 最適温度まで速くなり、こえると急に下がる イ 温度を変えても、反応速度はずっと一定 ウ 低温ほど速く、高温ほど遅くなる エ 温度が高いほど、どこまでも直線的に速くなる）
- ペプシンとトリプシンの最適 pH の組み合わせとして正しいものはどれですか。 （ア ペプシン pH 2、トリプシン pH 8 イ ペプシン pH 8、トリプシン pH 2 ウ 両方とも pH 7 エ 両方とも pH 2）
- ある植物の葉に一定の強さの光を当てると、二酸化炭素を 1 時間あたり 20 mg 吸収した。暗所では二酸化炭素を 1 時間あたり 8 mg 放出した。この光の強さでの光合成速度（二酸化炭素の量で 1 時間あたり）は何 mg ですか。呼吸速度は明るさによらず一定とする。
- 過酸化水素水を入れた 4 本の試験管に、次のものを入れた。 A｜ブタの肝臓片 B｜十分に煮沸したブタの肝臓片 C｜酸化マンガン(IV) D｜石英砂 気体が激しく発生したのは A と C だけだった。A と B を比べて分かることとして最も適当なものはどれですか。 （ア 酸化マンガン(IV)は、加熱するとはたらきを失う イ 肝臓にある触媒は、加熱するとはたらきを失う ウ 肝臓にある触媒は、加熱するとはたらきが強まる エ 過酸化水素は、加熱しなければ分解されない）
- 光の強さを横軸、葉の二酸化炭素の吸収速度を縦軸にとったグラフで、吸収速度が 0 になる光の強さ（光補償点）について正しいものはどれですか。 （ア 光合成速度が最大になっている イ 呼吸だけが行われている ウ 光合成速度と呼吸速度が等しい エ 光合成も呼吸も行われていない）
- 酵素を含む溶液を 70 ℃ で 10 分間保ったあと、37 ℃ に戻して基質を加えた。反応のようすとして最も適当なものはどれですか。 （ア ほとんど反応しない（変性したまま戻らない） イ 70 ℃ にしたことで、前より速く反応する ウ 温度に関係なく、はじめと同じ速さで反応する エ 37 ℃ に戻すと、もとどおりに反応する）
- グルコース水溶液に酵母を加え、空気が入らないようにした容器に入れて 30 ℃ に保つと、気体が発生した。この気体を石灰水に通すと白くにごった。この実験から考えられることとして最も適当なものはどれですか。 （ア 酵母は酸素がないと生きられず、死んで二酸化炭素を出した イ 酵母はグルコースを分解せず、容器内の空気を押し出している ウ 酸素がなくても、酵母はグルコースを分解して二酸化炭素を出す エ 酵母は光合成を行い、グルコースから酸素をつくり出している）
発展
- 植物の呼吸について正しいものはどれですか。 （ア 光合成をする植物は、呼吸を一切しない イ 光のない夜の間だけ行われる ウ 葉緑体の中で、光を使って行われる エ 昼も夜も行われ、昼は光合成量のほうが多い）
- 独立栄養生物に含まれないものはどれですか。 （ア ワカメ（藻類） イ イネ ウ 酵母（菌類） エ シアノバクテリア）
- 酵母のアルコール発酵について正しいものはどれですか。 （ア グルコースを分解して乳酸ができる イ 酸素なしでエタノールと二酸化炭素を生じる ウ 酸素を使ってグルコースを完全に分解する エ エタノールをさらに分解して ATP をつくる）
- ある植物は、一定の強さの光の下では二酸化炭素を 1 時間あたり 4 mg 吸収し、暗所では 1 時間あたり 1 mg 放出する。この光の下に 8 時間置いたあと暗所に 16 時間置いた。この 24 時間で吸収した二酸化炭素の量から放出した量を引くと何 mg ですか（減った場合は負の数で答える）。
- 一定量の酵素に対して基質の濃度を変えて反応速度を測ると、基質濃度が高いところで反応速度が一定になった。酵素の量だけを 2 倍にして同じ実験をすると、グラフはどうなりますか。 （ア 一定になるときの反応速度が約 2 倍になる イ 一定になるときの反応速度が約半分になる ウ 一定になるときの反応速度は変わらない エ 基質濃度によらず反応速度が 0 になる）
- BTB 液（緑色）に息をふきこんで中性付近に調整し、次の試験管を用意して光を当てた。 A｜オオカナダモを入れ、光を当てる B｜オオカナダモを入れ、アルミはくで包む C｜オオカナダモを入れずに、光を当てる 数時間後、A は青色、B は黄色、C は緑色のままだった。C を用意した理由として最も適当なものはどれですか。 （ア オオカナダモが暗所で呼吸をしているか確かめるため イ 光だけで BTB 液の色が変わらないか確かめるため ウ アルミはくが光をまったく通さないか確かめるため エ 光が当たるとオオカナダモの呼吸が止まるか確かめるため）
代謝（酵素・光合成・呼吸） ── 解答
基礎
- ア 異化 同化は簡単な物質から複雑な物質を合成しエネルギーを蓄える（光合成・タンパク質合成）。異化は分解してエネルギーを放出する（呼吸・発酵）。答え：異化。
- ア タンパク質 酵素には基質特異性がある。カタラーゼは過酸化水素、アミラーゼはデンプン、ペプシン・トリプシンはタンパク質、リパーゼは脂肪、マルターゼは麦芽糖。答え：タンパク質。
- イ 決まった基質にだけ作用し、反応後も繰り返し使える触媒 酵素はタンパク質でできた触媒で、反応の前後で変化しない。基質特異性・最適温度・最適 pH をもつ。高温では変性して失活する。
- エ 呼吸は酵素で段階的に進み ATP をつくる 反応全体（有機物 ＋ O₂ → CO₂ ＋ H₂O）は同じだが、進み方とエネルギーの行き先が違う。呼吸は酵素で段階的に進みエネルギーを ATP に蓄え、燃焼は一気に進んで熱や光として放出する。
標準
- イ 水 光合成：葉緑体で CO₂ ＋ H₂O ＋ 光 → 有機物 ＋ O₂（O₂ は水由来）。呼吸：ミトコンドリアで有機物 ＋ O₂ → CO₂ ＋ H₂O ＋ ATP。答え：水。
- エ ほとんど泡が出ない（酵素が熱で変性した） カタラーゼ（タンパク質）は過酸化水素を水と酸素に分解する。熱で変性すると失活するが、無機触媒の酸化マンガン(Ⅳ)は熱に強い。触媒は反応後も変化しないので繰り返し使える。答え：ほとんど泡が出ない（酵素が熱で変性した）。
- ア 最適温度まで速くなり、こえると急に下がる 多くの酵素は 35〜40 ℃ 付近が最適温度。無機触媒なら温度とともに上がり続けるが、酵素はタンパク質なので高温で変性して失活する。
- ア ペプシン pH 2、トリプシン pH 8 酵素はそれがはたらく場所の pH に合った最適 pH をもつ。ペプシンは胃液で pH 2 付近、トリプシンはすい液で pH 8 付近。だ液アミラーゼは pH 7。
- 28 光の下で測った吸収量は見かけの光合成速度（光合成 − 呼吸）。光合成速度 ＝ 見かけの光合成速度 ＋ 呼吸速度 ＝ 20 ＋ 8 ＝ 28 mg。
- イ 肝臓にある触媒は、加熱するとはたらきを失う A と B の違いは煮沸したかどうかだけ。肝臓の触媒（酵素カタラーゼ）はタンパク質でできていて、熱で変性してはたらきを失う。
- ウ 光合成速度と呼吸速度が等しい 光補償点では光合成で吸収する CO₂ と呼吸で放出する CO₂ が等しく、見かけの吸収量が 0 になる。光合成も呼吸も行われている。
- ア ほとんど反応しない（変性したまま戻らない） 酵素の本体はタンパク質で、高温で立体構造がくずれる（変性）。いったん変性すると温度を戻してもはたらきは回復しない。
- ウ 酸素がなくても、酵母はグルコースを分解して二酸化炭素を出す 石灰水の白濁から CO₂ が分かる。空気が入らない条件でも CO₂ が出たので、酵母は酸素を使わずにグルコースを分解している（アルコール発酵：エタノールと CO₂ ができる）。
発展
- エ 昼も夜も行われ、昼は光合成量のほうが多い 呼吸はミトコンドリアで昼も夜も行われる。昼は光合成量が呼吸量を上回るので、見かけ上は酸素を放出している。光合成量 − 呼吸量 が見かけの光合成量。
- ウ 酵母（菌類） 菌類・動物・多くの細菌は有機物を取り入れる従属栄養生物。光合成をする植物・藻類・シアノバクテリアは独立栄養生物。
- イ 酸素なしでエタノールと二酸化炭素を生じる 酸素を使わずにグルコースをエタノールと二酸化炭素に分解し、呼吸より少ない ATP を得る。発酵は異化の一種で、パンやお酒の製造に利用される。乳酸ができるのは乳酸発酵（乳酸菌）。
- 16 明るい間の吸収 4 × 8 ＝ 32 mg、暗い間の放出 1 × 16 ＝ 16 mg。差 ＝ 32 − 16 ＝ 16 mg。
- ア 一定になるときの反応速度が約 2 倍になる 基質濃度が高いとすべての酵素が基質と結合していて、速度は酵素の量で決まる。酵素を 2 倍にすれば、一定になる速度も約 2 倍になる。
- イ 光だけで BTB 液の色が変わらないか確かめるため C は「オオカナダモがない」以外は A と同じ条件（対照実験）。C の色が変わらないので、A の変化はオオカナダモのはたらき（光合成で CO₂ を吸収）による。
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/daigaku/science/bb-02/test/ ／ 問題は毎回の表示で数が変わります。印刷したものはその一例です。
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