酵素に関する問題

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2021年雙葉中学の問題です。

花子さんは昼休みに校庭で遊んでいたところ,転んだ際にひざをすりむいて,出血してしまいました。手当をしてもらうために保健室に行ったとき,保健室の先生と次のような会話をしました。

先生:あら,少し出血しているようね。まずは水道水できれいに洗いましょう。それからばんそうこうをつけておきますね。時間がたてば,出血は止まりますよ

花子さん:あれ?先生,傷口をオキシドールで消毒しないのですか?以前すりむいたとき,傷口にオキシドールを塗ってもらいました。そのとき,泡が出て痛かったのを覚えています。

先生:そうね。オキシドールで消毒すると殺菌はされるけれど,傷口の組織が傷ついて治りが遅れるらしいの。今は,水道水や石けんできれいに洗うことが推しょうされているのよ。

花子さん:そうなのですね。

先生:ところで,オキシドールを塗ったときになぜ泡が出たかわかりますか?

花子さん:え・・・わかりません。

先生:傷口の血液にはカタラーゼという酵素が,オキシドールには過酸化水素が含まれているの。血液中のカタラーゼがオキシドール中の過酸化水素を分解すると泡が発生するのよ。ちなみに栄養分を貯蔵したり,毒性のある物質を分解するはたらきがある( 1 )という臓器には,カタラーゼが多く含まれているのよ。

花子さん:そうなのですね。処置してくださった上に,いろいろ教えていただき,ありがとうございました。

カタラーゼのはたらきに興味をもった花子さんは,後日学校で理科の先生と一緒に次のような実験をしました。

実験1 :ニワトリの( 1 )3gに蒸留水20 mL を加えてよくすりっぶした後,ガーゼでしぼった液(A液)l mLを,3%過酸化水素水2mLの入った試験管に加えた。

結果:泡が発生したが、しばらくすると泡は発生しなくなった。

実験2:ニワトリの( 1 )6gに蒸留水20 mL を加えてよくすりつぶした後,ガーゼでしぼった液(B液)l mLを,3%過酸化水素水2mLの入った試験管に加えた。

結果:実験1とほぼ同じ量の泡が発生し,実験1より短い時間で泡の発生は止まった。

実験3:ニワトリの( 1 )6gに蒸留水40 mL を加えてよくすりっぶした後,ガーゼでしぼった液(C液)l mLを,3%過酸化水素水2 mlの入った試験管に加えた。

結果:実験1( ア )量の泡が発生し,実験1( イ )時間で泡の発生は止まった。

問1 文中の( 1 )にあてはまる言葉を答えなさい。
問2 下線部に関して,出血を止める役割をもつ血液中の成分の名前を答えなさい。
問3 これらの実験において,泡が発生している試験管の中に火をつけた線香を入れたところ,激しく燃えました。この結果から発生した泡は何だと考えられますか。
問4 実験1において,A液に含まれる物質によって泡が発生していることを示すためには,もう一つ実験を行う必要があります。どのような実験をする必要がありますか。実験とその結果を答えなさい。
問5 実験3の結果の( ア ),( イ )にあてはまる言葉を,それぞれ下の①~③から1つずつ選びなさい。
ア:①とほぼ同じ ②より少ない ③より多い
イ:①とほぼ同じ ②より短い  ③より長い
問6 実験3で,泡が発生しなくなった試験管を2本用意し,それぞれに以下のような実験4,実験5を行いました。表の結果から,実験3で泡が発生しなくなった理由を答えなさい。

結果
実験4 c液をl mL追加した。 泡は発生しなかった。
実験5 過酸化水素水をl mL追加した。 再び泡が発生した。

【解説と解答】

問1 栄養分を貯蔵したり,毒性のある物質を分解する組織ですから肝臓。
(答え)肝臓
問2 血液を固める成分ですから血小板。
(答え)血小板
問3 過酸化水素水から出る気体ですから酸素。
(答え)酸素
問4 A液を入れない場合との比較実験をすれば良いことになります。
(答え)
実験 3%過酸化水素水2mLの入った試験管に水を1mL入れる。
結果 泡が発生しない。
問5 カタラーゼの濃さが実験1と同じなので、ともに①になります。
(答え)ア① イ①
問6 実験4でC液があっても、泡は発生しませんが、過酸化水素水を加えると泡が発生したのだから、過酸化水素水がすべて使われたからです。
(答え)過酸化水素水がすべて使われたから。


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