酵素反応のデータを温度・濃度の条件から読む
温度・基質濃度・酵素濃度、対照、初めの反応、熱処理を扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 高校「生物」。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
高等学校生物(2)ア(ア)㋑「生命現象とタンパク質」に関連する、カタラーゼの反応条件の補助教材です。
解説を読む
カタラーゼの働きを、温度や濃度の条件を変えた模式データから読みます。観察した温度の範囲と、そこから言えることを整理しましょう。
必要な予備知識
酵素が反応を促すことと、グラフの横軸と縦軸から数値を読めること。
- カタラーゼは、過酸化水素が水と酸素に分かれる反応を促す酵素です。
- 初めの反応を比べるときは、同じ測定時間に生じた酸素の体積を使えます。時間や体積の測り方はそろえます。
- 温度の影響を比べるときは、酵素や基質の濃度など、ほかの条件をそろえます。
- 温度を変えると反応の速さは変わります。高い温度にさらした後に働きが戻りにくい場合、酵素の立体構造の変化を考える手がかりになります。
解き方の例
同じ1分間に2 mLと4 mLの酸素が生じたなら、観察した時間内の増え方は後者の方が大きくなります。
よくある間違い
- 最も値の高い測定点が、調べていない温度も含めた最適温度だと決める。
- 酵素の濃度を変えた試料と基質の濃度を変えた試料を、同じ変更と考える。
- 最初の1分間の値を、反応が終わるまでの総量と考える。
観察と考え方を講師と確かめる
二つの数値を根拠にし、比較の条件と、結果から判断できる範囲を説明します。
提示された模式データを読む教材です。過酸化水素などの試薬を用いる実験手順は扱いません。
読む文章・資料
温度のグラフを読む
資料Aでは、酵素と過酸化水素の濃度などを同じにして、温度だけを変えました。各温度で初めの1分間に生じた酸素の体積は、0℃で1 mL、20℃で3 mL、40℃で7 mL、60℃で2 mLです。酸素の体積は同じ温度・圧力に換算しました。点の間の温度では測定していません。
酵素を加えない対照
資料Bでは、同じ濃度の過酸化水素を使いました。カタラーゼを加えたPでは初めの1分間に酸素が5 mL生じ、酵素を加えないQでは検出できませんでした。温度、時間、測り方は同じです。
基質の濃度を変える
資料Cでは、カタラーゼの濃度、温度、時間を同じにし、過酸化水素の濃度を1、2、4の三段階にしました。初めの1分間に生じた酸素は順に2、5、5 mLでした。
酵素の濃度を変える
資料Dでは、基質の濃度、温度、測定時間をそろえ、カタラーゼの濃度だけを変えました。濃度の値が1の試料では酸素3 mL、値が2の試料では酸素6 mLが初めの1分間に生じました。
熱処理と測定温度を分ける
資料Eでは、カタラーゼの一部を高温にさらしてから20℃に戻し、もう一部は高温にさらさずに20℃に保ちました。どちらも20℃で同じ基質濃度にして測ると、初めの1分間に生じた酸素は熱処理した方で1 mL、熱処理しなかった方で6 mLでした。
初めの1分と最後の量
資料Fでは、初めの1分間でRが4 mL、Sが2 mLの酸素を生じました。その後も反応は続きましたが、反応が終わったときの酸素の量は測っていません。
条件が二つ違う比較を直す
資料Gでは、一方の試料は20℃で基質濃度1、他方は35℃で基質濃度2でした。酵素の濃度と測定時間は同じです。温度の関係を別に調べるため、比較を直します。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：温度のグラフを読む
資料Aで、測った温度の中で初めの酸素の体積が最も大きいのはどこですか。
- 60℃
- 40℃
- 20℃
答えと解説
40℃
測定した四点の中では、40℃の7 mLが最も大きい値です。
資料：温度のグラフを読む
Aで40℃と60℃を比べると、初めの酸素の体積は何 mL 違いますか。
答えと解説
5
7−2＝5 mLです。
資料：酵素を加えない対照
Bの対照Qについて、Pと違う条件はどれですか。
- 初めに使った過酸化水素の濃度。
- 温度と観察にかけた時間。
- カタラーゼを加えたかどうか。
答えと解説
カタラーゼを加えたかどうか。
同じ条件で比べ、カタラーゼを加えるかどうかを変えました。
資料：酵素を加えない対照
BでQを調べる意味として合うのはどれですか。
- 酵素を加えないときの反応と比べる。
- 過酸化水素の濃度を変えた結果を求める。
- 温度を高くした結果と比べる。
答えと解説
酵素を加えないときの反応と比べる。
Qは酵素を加えない条件の反応を調べるためです。
資料：基質の濃度を変える
Cで濃度2と濃度4の結果を比べるとどうなりますか。
- 濃度4の方が初めの酸素の体積が大きい。
- 両方とも初めの1分間の酸素が5 mLだった。
- 濃度2の方が初めの酸素の体積が大きい。
答えと解説
両方とも初めの1分間の酸素が5 mLだった。
濃度2と濃度4の値はともに5 mLでした。
資料：基質の濃度を変える
Cの三点から判断できる範囲はどれですか。
- 濃度を上げると、どの測定点でも酸素の体積が増える。
- 濃度4より高い範囲でも、酸素の体積は5 mLに決まる。
- 濃度1から2で増え、2から4では値が変わらなかった。
答えと解説
濃度1から2で増え、2から4では値が変わらなかった。
実測値は2、5、5 mLです。濃度4より高い範囲は測っていません。
資料：酵素の濃度を変える
Dで変えた濃度は何の濃度ですか。
- カタラーゼ
- 過酸化水素
- 発生した酸素
答えと解説
カタラーゼ
Dでは過酸化水素の濃度をそろえ、カタラーゼの濃度を変えています。
資料：酵素の濃度を変える
Dで酵素の濃度の値が2の試料の酸素は、値が1の試料の何倍ですか。
答えと解説
2
6÷3＝2倍です。
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eで、熱処理をした方もしなかった方も測った温度は何℃ですか。
- 40℃
- 20℃
- 60℃
答えと解説
20℃
高温にさらした試料も20℃に戻した後、両方を20℃で測っています。
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eの結果について資料に合うのはどれですか。
- 熱処理した方が、20℃でより多く酸素を生じた。
- 二つを測るときの温度が異なり、熱処理の有無は同じだったので値が変わった。
- 測るときは同じ温度でも、熱処理した方の値が小さかった。
答えと解説
測るときは同じ温度でも、熱処理した方の値が小さかった。
20℃で比べて、熱処理ありでは1 mL、なしでは6 mLでした。
資料：初めの1分と最後の量
Fで分かるのはどれですか。
- 初めの1分間ではRの方が多く酸素を生じた。
- 反応終了までの総量もRの方が多かった。
- SはRより先に反応を終えた。
答えと解説
初めの1分間ではRの方が多く酸素を生じた。
初めの1分の値はRが4 mL、Sが2 mLです。反応の終了時は調べていません。
資料：初めの1分と最後の量
Fで反応終了までの酸素の量を比べるには何を測りますか。
- 初めの1分間に使った容器の大きさ。
- 反応が終わるまでに生じた酸素の量。
- 初めの1分の測定を始めた時刻。
答えと解説
反応が終わるまでに生じた酸素の量。
比べたいのは最終的な量なので、終了までに生じた酸素を測ります。
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gで二つの試料の間で異なった条件はどれですか。
- 温度と測定時間。
- 基質の濃度と酵素の濃度。
- 温度と基質の濃度。
答えと解説
温度と基質の濃度。
資料Gでは温度と基質濃度が異なり、酵素の濃度と測定時間をそろえました。
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gで温度の関係を比べ直す方法はどれですか。
- 基質濃度をそろえ、温度だけを変える。
- 温度をそろえ、基質の濃度だけを変える。
- 温度と基質の濃度をそろえ、酵素濃度だけを変える。
答えと解説
基質濃度をそろえ、温度だけを変える。
温度の関係を考えるには基質濃度などをそろえます。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：温度のグラフを読む
Aで酸素の体積が最も大きかった温度と値を示し、測定点の間の温度について言える範囲を書きましょう。
答えと解説
測った中では40℃で7 mLが最も大きくなりました。ほかの温度、とくに測定点の間は調べていないので、そこも含めた最大値は決められません。
実際に測った温度の範囲を限定して説明します。
- 40℃と7 mLを対応させ、測った中での最大とする。
- 測っていない温度を含む最大値は判断できないと示す。
資料：酵素を加えない対照
BでPとQの違いと酸素の記録を示し、対照Qを調べた意味を説明しましょう。
答えと解説
Pには酵素を加え、Qには加えません。Pで5 mL生じ、Qでは検出できませんでした。ほかの条件が同じなので、酵素を加えないときとの違いを比べられます。
変えた条件に対応して結果を並べます。
- 酵素の有無と5 mL・検出なしを対応させる。
- 対照により酵素を加えない場合と比べられると説明する。
資料：基質の濃度を変える
Cで基質の濃度を上げたときの変化を、1から2、2から4に分けて述べましょう。
答えと解説
濃度1から2では2 mLから5 mLへ増えました。濃度2から4では初めの1分に生じた酸素は5 mLのままでした。
測定した区間ごとに増え方を分けます。
- 濃度1から2で2 mLから5 mLへ増えたと書く。
- 濃度2と4では5 mLで等しかったと書く。
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eでそろえた測定温度、違った前の処理、観察結果を結び付けて説明しましょう。
答えと解説
両方を20℃で測り、一方だけ事前に高温にさらしました。熱処理した方が1 mL、しなかった方が6 mLで、同じ温度で測っても熱処理後の方が少なくなりました。
前に加えた条件と、測定時の温度を区別します。
- 測定温度は20℃で同じで、事前の熱処理が違うと示す。
- 熱処理の有無を1 mLと6 mLに対応させて比べる。
資料：初めの1分と最後の量
Fで分かった初めの量と、比べられない反応終了時の量を説明しましょう。
答えと解説
初めの1分間はRが4 mL、Sが2 mLでRが多くなりました。終了まで測っていないので、最後の量は比べられません。
同じ時間内に生じた量と、総量を分けます。
- 初めの1分間の4 mLと2 mLを対応させる。
- 終了時の量は測っておらず比較できないと示す。
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gを温度の違いが比べられる方法に直し、何を変え、何をそろえるか書きましょう。
答えと解説
例えば20℃と35℃を比べ、基質の濃度は両方1にします。酵素の濃度と測定時間も同じにします。
調べたい条件以外をできるだけそろえます。
- 温度を変える比較を提案する。
- 基質濃度、酵素濃度、時間をそろえる。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 酵素反応のデータを温度・濃度の条件から読む
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/read-enzyme-reaction-data-by-temperature-and-concentration/
二つの数値を根拠にし、比較の条件と、結果から判断できる範囲を説明します。
読む文章・資料
温度のグラフを読む
資料Aでは、酵素と過酸化水素の濃度などを同じにして、温度だけを変えました。各温度で初めの1分間に生じた酸素の体積は、0℃で1 mL、20℃で3 mL、40℃で7 mL、60℃で2 mLです。酸素の体積は同じ温度・圧力に換算しました。点の間の温度では測定していません。
酵素を加えない対照
資料Bでは、同じ濃度の過酸化水素を使いました。カタラーゼを加えたPでは初めの1分間に酸素が5 mL生じ、酵素を加えないQでは検出できませんでした。温度、時間、測り方は同じです。
基質の濃度を変える
資料Cでは、カタラーゼの濃度、温度、時間を同じにし、過酸化水素の濃度を1、2、4の三段階にしました。初めの1分間に生じた酸素は順に2、5、5 mLでした。
酵素の濃度を変える
資料Dでは、基質の濃度、温度、測定時間をそろえ、カタラーゼの濃度だけを変えました。濃度の値が1の試料では酸素3 mL、値が2の試料では酸素6 mLが初めの1分間に生じました。
熱処理と測定温度を分ける
資料Eでは、カタラーゼの一部を高温にさらしてから20℃に戻し、もう一部は高温にさらさずに20℃に保ちました。どちらも20℃で同じ基質濃度にして測ると、初めの1分間に生じた酸素は熱処理した方で1 mL、熱処理しなかった方で6 mLでした。
初めの1分と最後の量
資料Fでは、初めの1分間でRが4 mL、Sが2 mLの酸素を生じました。その後も反応は続きましたが、反応が終わったときの酸素の量は測っていません。
条件が二つ違う比較を直す
資料Gでは、一方の試料は20℃で基質濃度1、他方は35℃で基質濃度2でした。酵素の濃度と測定時間は同じです。温度の関係を別に調べるため、比較を直します。
資料：温度のグラフを読む
資料Aで、測った温度の中で初めの酸素の体積が最も大きいのはどこですか。
- 60℃
- 40℃
- 20℃
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：温度のグラフを読む
Aで40℃と60℃を比べると、初めの酸素の体積は何 mL 違いますか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：酵素を加えない対照
Bの対照Qについて、Pと違う条件はどれですか。
- 初めに使った過酸化水素の濃度。
- 温度と観察にかけた時間。
- カタラーゼを加えたかどうか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：酵素を加えない対照
BでQを調べる意味として合うのはどれですか。
- 酵素を加えないときの反応と比べる。
- 過酸化水素の濃度を変えた結果を求める。
- 温度を高くした結果と比べる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：基質の濃度を変える
Cで濃度2と濃度4の結果を比べるとどうなりますか。
- 濃度4の方が初めの酸素の体積が大きい。
- 両方とも初めの1分間の酸素が5 mLだった。
- 濃度2の方が初めの酸素の体積が大きい。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：基質の濃度を変える
Cの三点から判断できる範囲はどれですか。
- 濃度を上げると、どの測定点でも酸素の体積が増える。
- 濃度4より高い範囲でも、酸素の体積は5 mLに決まる。
- 濃度1から2で増え、2から4では値が変わらなかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：酵素の濃度を変える
Dで変えた濃度は何の濃度ですか。
- カタラーゼ
- 過酸化水素
- 発生した酸素
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：酵素の濃度を変える
Dで酵素の濃度の値が2の試料の酸素は、値が1の試料の何倍ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eで、熱処理をした方もしなかった方も測った温度は何℃ですか。
- 40℃
- 20℃
- 60℃
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eの結果について資料に合うのはどれですか。
- 熱処理した方が、20℃でより多く酸素を生じた。
- 二つを測るときの温度が異なり、熱処理の有無は同じだったので値が変わった。
- 測るときは同じ温度でも、熱処理した方の値が小さかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：初めの1分と最後の量
Fで分かるのはどれですか。
- 初めの1分間ではRの方が多く酸素を生じた。
- 反応終了までの総量もRの方が多かった。
- SはRより先に反応を終えた。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：初めの1分と最後の量
Fで反応終了までの酸素の量を比べるには何を測りますか。
- 初めの1分間に使った容器の大きさ。
- 反応が終わるまでに生じた酸素の量。
- 初めの1分の測定を始めた時刻。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gで二つの試料の間で異なった条件はどれですか。
- 温度と測定時間。
- 基質の濃度と酵素の濃度。
- 温度と基質の濃度。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gで温度の関係を比べ直す方法はどれですか。
- 基質濃度をそろえ、温度だけを変える。
- 温度をそろえ、基質の濃度だけを変える。
- 温度と基質の濃度をそろえ、酵素濃度だけを変える。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：温度のグラフを読む
Aで酸素の体積が最も大きかった温度と値を示し、測定点の間の温度について言える範囲を書きましょう。
資料：酵素を加えない対照
BでPとQの違いと酸素の記録を示し、対照Qを調べた意味を説明しましょう。
資料：基質の濃度を変える
Cで基質の濃度を上げたときの変化を、1から2、2から4に分けて述べましょう。
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eでそろえた測定温度、違った前の処理、観察結果を結び付けて説明しましょう。
資料：初めの1分と最後の量
Fで分かった初めの量と、比べられない反応終了時の量を説明しましょう。
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gを温度の違いが比べられる方法に直し、何を変え、何をそろえるか書きましょう。
解答: 酵素反応のデータを温度・濃度の条件から読む
40℃
測定した四点の中では、40℃の7 mLが最も大きい値です。
5
7−2＝5 mLです。
カタラーゼを加えたかどうか。
同じ条件で比べ、カタラーゼを加えるかどうかを変えました。
酵素を加えないときの反応と比べる。
Qは酵素を加えない条件の反応を調べるためです。
両方とも初めの1分間の酸素が5 mLだった。
濃度2と濃度4の値はともに5 mLでした。
濃度1から2で増え、2から4では値が変わらなかった。
実測値は2、5、5 mLです。濃度4より高い範囲は測っていません。
カタラーゼ
Dでは過酸化水素の濃度をそろえ、カタラーゼの濃度を変えています。
2
6÷3＝2倍です。
20℃
高温にさらした試料も20℃に戻した後、両方を20℃で測っています。
測るときは同じ温度でも、熱処理した方の値が小さかった。
20℃で比べて、熱処理ありでは1 mL、なしでは6 mLでした。
初めの1分間ではRの方が多く酸素を生じた。
初めの1分の値はRが4 mL、Sが2 mLです。反応の終了時は調べていません。
反応が終わるまでに生じた酸素の量。
比べたいのは最終的な量なので、終了までに生じた酸素を測ります。
温度と基質の濃度。
資料Gでは温度と基質濃度が異なり、酵素の濃度と測定時間をそろえました。
基質濃度をそろえ、温度だけを変える。
温度の関係を考えるには基質濃度などをそろえます。
記述問題の解答・確認の観点
資料：温度のグラフを読む
Aで酸素の体積が最も大きかった温度と値を示し、測定点の間の温度について言える範囲を書きましょう。
測った中では40℃で7 mLが最も大きくなりました。ほかの温度、とくに測定点の間は調べていないので、そこも含めた最大値は決められません。
実際に測った温度の範囲を限定して説明します。
- 40℃と7 mLを対応させ、測った中での最大とする。
- 測っていない温度を含む最大値は判断できないと示す。
資料：酵素を加えない対照
BでPとQの違いと酸素の記録を示し、対照Qを調べた意味を説明しましょう。
Pには酵素を加え、Qには加えません。Pで5 mL生じ、Qでは検出できませんでした。ほかの条件が同じなので、酵素を加えないときとの違いを比べられます。
変えた条件に対応して結果を並べます。
- 酵素の有無と5 mL・検出なしを対応させる。
- 対照により酵素を加えない場合と比べられると説明する。
資料：基質の濃度を変える
Cで基質の濃度を上げたときの変化を、1から2、2から4に分けて述べましょう。
濃度1から2では2 mLから5 mLへ増えました。濃度2から4では初めの1分に生じた酸素は5 mLのままでした。
測定した区間ごとに増え方を分けます。
- 濃度1から2で2 mLから5 mLへ増えたと書く。
- 濃度2と4では5 mLで等しかったと書く。
資料：熱処理と測定温度を分ける
Eでそろえた測定温度、違った前の処理、観察結果を結び付けて説明しましょう。
両方を20℃で測り、一方だけ事前に高温にさらしました。熱処理した方が1 mL、しなかった方が6 mLで、同じ温度で測っても熱処理後の方が少なくなりました。
前に加えた条件と、測定時の温度を区別します。
- 測定温度は20℃で同じで、事前の熱処理が違うと示す。
- 熱処理の有無を1 mLと6 mLに対応させて比べる。
資料：初めの1分と最後の量
Fで分かった初めの量と、比べられない反応終了時の量を説明しましょう。
初めの1分間はRが4 mL、Sが2 mLでRが多くなりました。終了まで測っていないので、最後の量は比べられません。
同じ時間内に生じた量と、総量を分けます。
- 初めの1分間の4 mLと2 mLを対応させる。
- 終了時の量は測っておらず比較できないと示す。
資料：条件が二つ違う比較を直す
Gを温度の違いが比べられる方法に直し、何を変え、何をそろえるか書きましょう。
例えば20℃と35℃を比べ、基質の濃度は両方1にします。酵素の濃度と測定時間も同じにします。
調べたい条件以外をできるだけそろえます。
- 温度を変える比較を提案する。
- 基質濃度、酵素濃度、時間をそろえる。