生化学Ⅱ 第 1 回小テスト 2015 年 5 月 19 日問題 1．脂質に関する以下の問に答えなさい。 i. オレイン酸は炭素 18 個からなる「Δ9 二重結合」を持つ不飽和脂肪酸である。以上の情報をもとにオレイン酸の構造式を正しく書きなさい。 ii. リノール酸はオレイン酸と同様，18 個の炭素からなり，Δ9 二重結合を持つが，それに加え，「ω6」脂肪酸の定義にも当てはまる不飽和脂肪酸である。以上の情報を基に，リノール酸の構造式を正しく書きなさい。 iii. ステアリン酸はオレイン酸と同様，18 個の炭素からなる「飽和脂肪酸」である。ステアリン酸の構造式を正しく書きなさい。 iv. オレイン酸，リノール酸，ステアリン酸の 3 つの分子を「融点が高い」順に正しく並べなさい。 v. コレステロールは ① 誘導体の一種で，コレステロールからはテストステロンなどの様々な ② が合成される。コレステロールは通常 ② に合成されるまでは細胞膜の中に存在するが，この細胞膜でも膜タンパク質と協力して重要な役割を担っている。空欄①と②に適当な単語を答え，文章を完成させなさい。また，下線部の「膜タンパク質と協力して行う」細胞膜内での重要な働きについて，簡単に説明しなさい。 vi. 消炎鎮痛剤として昔からなじみのある「アスピリン」。この薬はなぜ解熱，痛み止めなどの様々な症状に対して効果があるのか，細胞の中のある脂質の名前と，その前駆体物質，並びにアスピリンが作用する様子について言及しながら簡単に説明しなさい。＜注:「前駆体物質」：分子を合成するための「出発物質;原材料」に相当する分子＞問題 2．講義で紹介した 3 タイプのタンパク質（ミオグロビンとヘモグロビン，アクチンとミオシン，抗体）を説明するためのキーワードが数個，以下の語群にまとめられています（ボックス内）。これらのキーワードを利用して，それぞれのタンパク質の特徴を説明する文章を作成しなさい。なお，答案を作成するとき「キーワードの意味を理解している」ことをアピールすることが重要です。（例）「重要だよね，漸近線。」等の文章はキーワードの意味を理解しているか判断しかねるので，使うタンパク質の対象が正しくても減点対象になります。＜語群＞双曲線，軽鎖，可変領域，シグモイド，ATP，加水分解，ジスルフィド結合，協同性，線路問題 3．以下に示す図はある化学反応Ａ＋Ｂ→Ｃを表す「遷移状態図」である。化学反応Ａ＋Ｂ→Ｃとその遷移状態図に関する以下の質問に答えなさい。ただし，図中表記「x, y, z」はそれぞれ遷移状態図の縦軸上の数値を表す。 i. 文章の空欄に適当な語句，または「x,y,z」を用いた式を記入し，文章を完成させなさい。 ‡ X x 自由エネルギー y Ｇ z A+B C 左の遷移状態図によると，反応Ａ＋Ｂ→Ｃの ① （ΔG）は ② に等しい。この値はゼロよりも ③ 値になるので，この反応は自発的に進む。一 ‡ 方，反応の速度は ④ （ΔG ）により決定さ ‡ れる。左の遷移状態図によるとΔG は ⑤ に等しく，この値はゼロよりも ⑥ 値であるので，基質 ‡ ＡとＢが無事ＣになるためにはΔG という自由エネルギーの「壁」を乗り越えないといけない。 ‡ 反応座標 ii. いま，図中の「Ｘ」に強く結合する，あるタンパク質を少量，反応に添加した。この時，左の遷移状態図はどのように変化しますか？「x,y,z」を必要に応じ用いて説明しなさい。そして，このタンパク質を反応に添加した結果，反応Ａ＋Ｂ→Ｃがどのように変化するか，説明しなさい。 15Seika2-1 解答用紙問題１．34 点 i. 4 点所属学籍番号氏名 ii. O 4点 O OH iii. 4点 OH iv. O <髙> 4点ステアリン酸→オレイン酸→リノール酸 <低> OH v.① 4 点シクロペンタノペルヒドロフェナントレン ② 4点ステロイドホルモン（「ステロイド」は 3 点，「ホルモン」は 2 点）＜細胞膜内でのコレステロールの働き＞ 5 点細胞中にあるコレステロールはまわりのグリセロリン脂質の移動度を抑え，局所的に堅い「いかだ」のような構造を作る。蛋白質はこの「いかだ」に差し込まれた形で細胞膜の表面を団体で移動して時に協力し合いながら働く。 vi. アスピリンは「エイコサノイド類」と呼ばれる炭素 20 個の脂肪酸からなる脂質ホルモンの合成経路を阻害することで働く。具体的には，アスピリンはプロスタグランジンという一群のホルモンを合成する前駆体であるアラキドン酸からプロスタグランジン H2 を合成する酵素に結合して阻害剤として働く。5 点問題２．33 点ミオグロビンとヘモグロビン 11 点ミオグロビンは筋肉などで酸素を結合する蛋白質であるが，その酸素結合曲線は低い酸素濃度で強く酸素を結合する双曲線型の形を見せる。一方，血液中で酸素を結合するヘモグロビンは低い酸素濃度では弱く，しかしある濃度以上になると酸素を強く結合するシグモイド型の酸素結合曲線を見せる。これは，ヘモグロビンはミオグロビンと違い複数の蛋白質が会合して協同性という調節メカニズムを発揮するためである。アクチンとミオシン 11 点筋肉の中ではミオシンとアクチンという 2 種類の蛋白質が協力して力学的な力を生んでいる。2 つの蛋白質のうちミオシンはＡＴＰの加水分解反応と連動して分子を動かし「首振り」に似た運動を見せ，「線路」のように横たわるアクチンの線維の上を移動する。数多くのミオシン分子が一斉にアクチンの上を滑り，移動することによって筋肉が収縮し，力が生まれる。抗体 11 点体を病原体から守る抗体は分子量の大きい重鎖と呼ばれる蛋白質 2 個と分子量の小さい軽鎖と呼ばれる蛋白質 2 個がジスルフィド結合を介して結合した「Ｙ字型」の構造を持つ。抗体分子の中には，抗原の種類に応じてそのアミノ酸配列が変わる「可変領域」という部位がＹの字の先端近くに 2 箇所有り，ここで抗体は抗原を認識して，結合する。問題３．34 点 i.① 4 点反応の自由エネルギー変化 ②4 点 ③4 点 ④4 点ｚｙ小さい ⑤4 点活性化自由エネルギー ⑥4 点ｘｙ大きい ii.遷移状態図はどのように変化する？5 点 ‡ ‡ 蛋白質が遷移状態（Ｘ）の分子に結合すると，Ｘがより安定になるので活性化自由エネルギーの値（正確には「ｘ」の値）が下がる。（「ｘｙの値が下がる」でも間違いではありませんが，正しくは「ｘの値」）Ａ＋Ｂ→Ｃがどの様に変化する？5 点反応の速度が速くなる。 15Seika2-1 解答用紙所属＜部分点のポイント＞学籍番号氏名・今回は記述式の設問がやや多かったですが，部分点は問題２にあるように「キーワードの意味を理解していることをアピール」できている答案を少し（1，2 点）高く評価しています。アピールの余地大いにありますから，積極的に相談に来て下さい。・問題 3 の i①，④は今回部分点を高めに設定しています（①は「変化」が無い答案も 3 点，④は「自由」が抜けている答案を 3 点）。本来は間違いですので，以後のテストではきちんと書けるようにして下さい。・コレステロールの役割の問題は難しかったですかね。講義で一応口頭で説明し，ビデオでも見て頂きましたから，今回は「応用問題」と言うことで。ちなみに正解者は 1 名，でした。 15Seika2-1