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化学 高校生

どうして[H₂O₂]は2乗にならないのですか?

10 5 (60)式と(62)式のように,反応物の濃度と反応速度の関係を表した式 を 反応速度式または速度式という。このとき,比例定数k, k′は rate equation 速度定数とよばれ,反応の種類が同じで、温度が一定ならば一定の値 rate constant となる。温度を変えたり,触媒を加えたりした場合には,速度定数の値 は変化する。 反応速度式は化学反応式の係数から単純に決まるようなものではなく, 実験によって求められるものである。 例えば, (58) 式の反応速度”は, 実験によって (63) 式のように表せることがわかっている。 ●参考 2H2O2 2H2O + O2 v" =k" [H2O2](k" は比例定数) -2乗ではない 問 14 A + 2B Cの反応がある。 Aの濃度だけを0.5倍にすると, 反応速度 は 0.5倍になった。 Aの濃度を0.5倍に, B の濃度を 1.5倍にすると, 反応 速度は0.75倍になった。 この反応の反応速度式を示せ。 参考 反応速度式の決定 参 p.145の と濃度を算出した。 ここで,平均の反応速度が平均の濃度に比例すると仮定する。 v = k c ( k は比例定数) で, 2H2O2 2H2O + O2 で表される反応の反応速度 このとき,各時間帯の についてんを求めると, その値 はほぼ一定となる (右表)。 時間 [s] 速度定数k [×10-/s] と求めることができる。 また, に対する をグラフに すると、右図のようになる。 これに したがって, 反応速度式はvk [H2O2] と決定でき, その値は 2.3 + 2.3 + 2.3 + 2.3 + 2.1 k= = 5 x 10™/s ≒ 2.3 x 10-2/s la [x1 (58) Op. 143 (63) X 1.6 1.4 1.2 10 0 30 60 90 120 150 2.3 2.3 2.3 2.3 2.1 絡

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生物 高校生

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★★ 第15問 遺伝子操作に関する次の文章を読み、下の問い (問1~5)に答えよ。 5 〕(配点 15) [解答番号 1 遺伝子の組換えには,DNAを切断する「はさみ」として制限酵素, DNA 断片を つなぎ合わせる 「のり」としてDNA ア が用いられる。 制限酵素は, DNA を 特定の塩基配列の部位で切断する酵素で、このなかには図1のEco RV のように二 本の鎖をそろって切断する酵素もあるが, Bam H のように、片方の鎖がヌクレオ チド数個分だけ長い断面(これを付着末端とよぶ) をつくるように切断する酵素もあ る。後者のような酵素で切断したDNA 断片では,塩基配列が相補的な付着末端を もった断片どうしを適切な条件下におけば結合するため, DNA アを利用し て容易につなぎ合わせることができる。 Eco RV 5′-G-A-T+A-T-C-3' [切断 3-C-T-A+T-A-G-5' Bam HI 5′-G+G-A-T-C-C-3 3-C-C-T-A-G+G-5 切断 5'-G-A-T A-T-C-3' 3-C-T-A T-A-G-5' 5'-G + 3'-C-C-T-A-G -92- + G-A-T-C-C-3' G-5' 図 1 組換えた遺伝子 DNA は, 大腸菌などに導入し, 複製や発現を行わせることがで きる。 大腸菌に特定の遺伝子を導入する場合, イ とよばれる 「運び屋」 が利用 される。 この代表例はプラスミドとよばれる小形の環状DNA で,細菌などに感染 すると, 宿主によって複製され,またプラスミドにある遺伝子が発現する。 遺伝子 操作に用いられるプラスミドは、人工的に改変されたもので, プラスミドが導入さ れた大腸菌を容易に選別できるよう抗生物質耐性 (図では, X耐性・耐性として 示している)などの遺伝子が含まれており, また複数種の制限酵素で切断できる部 位がある。 以下の手順で、図2に示すプラスミドを用い, 図3に示す DNA 断片を大腸菌に 導入する実験を行った。 なお, 用いたプラスミドは全長約4.4kbp (1kbp は 1000 ヌクレオチド対) の DNAからなり, そのなかに2種の抗生物質(XとYとする)に 対する耐性遺伝子を含んでいる。 通常の大腸菌は抗生物質存在下では生育できない が、抗生物質耐性遺伝子は、抗生物質存在下での生育を可能にするはたらきがある。 i) プラスミドに組み込む DNA 断片の準備 (a) 図3のDNAから, Bam HIともう一種類の制限酵素を用いて目標の 断片を切り出した。 ii) プラスミドを切り開く 図2のプラスミドを Bam H で処理し、特定部位を切り開いた。 道) DNA 断片とプラスミドの接合 ……… i で得たDNA 断片 (全長1.4kbp) と iiのプラスミドを混合した後, DNA アで処理し, つなぎ合わせた。 iv) 大腸菌への導入 2kbp 道の処理を行った多数のプラスミドと大腸菌を適切な塩類溶液中におく ことで, 大腸菌にプラスミドの取り込みを促した。 v) 大腸菌の選択 ivの処理を行った大腸菌を通常の培地および抗生物質XまたはYを (b) [-] 添加した培地で培養し, 遺伝子の導入が成功した大腸菌だけを選択して 培養し,増殖させた。 酵素2切断部位 X耐性 0.8 kbp Y耐性 Bam HI 切断部位 図2 プラスミド 1.6kbp 酵素 Z切断部位 DNA -93- Bam HI 切断部位 酵素Z 切断部位 1.2kbp 導入したい部域 1.4 kbp 図 3 遺伝子の発現

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生物 高校生

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★第14問 PCRによるDNAの増幅に関する次の文章を読み、下の問い (問1~5) に答えよ。 [解答番号 1 5 (配点 16) DNAの増幅は、遺伝子操作の基本的な技術である。 PCR は, (a)DNAポリメラー を含む反応液に増幅したい DNAの断片を加え, 試験管内でDNAを増幅する方 法である。この際、反応液にはDNA合成の材料となるヌクレオチドだけでなく, とよばれる, 短いヌクレオチド鎖を加える必要がある。 これは, DNA ポ リメラーゼがヌクレオチド鎖を合成する際に, 起点となるもので、 下の図1に点線 の枠で示す DNAの領域を増幅したい場合, の部分と同じ塩基配列をもっ たヌクレオチド鎖を用意する必要がある。 ウ にして増幅する DNAを一本鎖 必要な物質をすべて含む反応液を まず にし、 次に、温度を I にしてこの一本鎖にプライマーを結合させた後,温 度を オ にしてDNAポリメラーゼをはたらかせることで新しい鎖を合成させ る。 という(L) サイクルを反復することで, 対象のDNAを増幅することができる。 PCR は, 1 分子の DNA を何万倍にも増幅することが可能なため、 犯罪捜査などさ まざまな目的に応用されている。 試料となる DNA 3' 5' ca : b 増幅する領域 図 1 20 d: 5' 3' 遺伝子の発現 第2章 間 1 PCRに用いられる下線部(a)についての記述として最も適当なものを、次の ①~④のうちから一つ選べ。 1 ① 大量に培養できる大腸菌の酵素が利用されている。 ② 一本鎖DNA の, 特定の塩基配列の部位に結合する。 ③ ヌクレオチドを脱水重合することで鎖を伸長させる。 ④ ヌクレオチド鎖どうしをつなぐことはできない。 問2 上の文章中の ちから一つ選べ。 問3 上の文章中の ① 岡崎フラグメント ④ プロモーター ① aとb ア 問4 上の文章中の 2 ① ② ③ 4 ⑤ 6 イ ①~④のうちから一つ選べ。 3 に入る語として最も適当なものを、次の①~⑤のう ドメイン ⑤ リーディング鎮 約 60℃ 約 60℃ 約70℃ 約70℃ #95°C 約 95℃ に入る記号の組合せとして最も適当なものを、次の ② ad を次の①~6のうちから一つ選べ。 4 ③ b と c I 約70℃ 約 95℃ 約 60℃ 約 95℃ 約 60℃ #70°C ③ プライマー オに入る温度の組合せとして最も適当なもの オ 約 95℃ 約70℃ [約 95℃ 約 60℃ #70°C 約 60℃ 4 ct d

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生物 高校生

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★第13問 大腸菌における遺伝子発現の調節に関する次の文章(A・B) を読み, 下 の問い(問1~4) に答えよ。 〔解答番号 1 5 ( 配点 18 ) A 大腸菌を、グルコースとラクトースが含まれる培地で培養すると, 栄養源とし てグルコースが利用できるうちはラクトースを利用しないが, グルコースがなく なるとラクトースを利用するようになる。 ラクトースを栄養源として利用する場 合には、ラクトース分解酵素を始めとして, グルコースの利用には必要ない3種 類の酵素が必要となる。 これらの酵素の遺伝子は、培地にグルコースがある場合 には発現が抑制され, ラクトースはあるがグルコースがない場合には発現が促 進されるようひとまとめに調節されておりラクトースオペロンとよばれている。 ラクトースオペロンでは、3種類の酵素の遺伝子の上流に, 図1に示すように, RNAポリメラーゼが結合する部域と, 遺伝子発現の調節にはたらく2種類のタ ンパク質(X・Yとする) が結合する部域xy がある。 (a) 部域xにタンパク質 Xが結合すると, DNA への RNAポリメラーゼの結合が促され, また、部城y にタンパク質Yが結合すると, DNAへのRNAポリメラーゼの結合が妨げられる。 タンパク質Yのようなはたらきをもったタンパク質は ア とよばれ,また, このタンパク質が結合する部域yは イ とよばれている。 タンバ ク質 X 11 部城 RNA ポリメラーゼ タンパ ク質 Y A 部城y RNAポリメラーゼ が結合する部域 酵素1 ラクトースの利用に必要な 酵素群の遺伝子 図1 ラクトースオペロン 85 - 酵素2 酵素 3 遺伝子の発現 第2章 問1 下線部(a)に関して考えられることとして最も適当なものを、次の①~⑤ のうちから一つ選べ。 1 ① タンパク質Xは,グルコースがあると部域xに結合し, タンパク質Yは, グルコースがないと部域yに結合する。 ② タンパク質Xは, グルコースがないと部域xに結合し, タンパク質Yは, グルコースがあると部域yに結合する ③ タンパク質Xは, ラクトースがないと部域ェに結合し, タンパク質Yは, ラクトースがあると部域yに結合する。 ④ タンパク質Xは, グルコースがあると部域xに結合し, タンパク質Yは, ラクトースがあると部域yに結合する。 ⑤ タンパク質Xは, グルコースがないと部域xに結合し, タンパク質Yは, ラクトースがないと部域y に結合する。 イ 問2 上の文章中の ア を次の①~6のうちから一つ選べ。 ① ② 4 [⑤ 6 ア オペレーター オペレーター 基本転写因子 基本転写因子 リプレッサー リプレッサー に入る語の組合せとして最も適当なもの 2 イ プロモーター リプレッサー オペレーター リプレッサー オペレーター プロモーター 86

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化学 高校生

カルボン酸B、Dの求め方が分かりません。 (実験5から不飽和度わかりそうなんですが、どう計算すればいいのですか?、)

→アマイフルデヒト (実験 1) 工業的にはエチレンの酸化によって合成されるカルボン酸A に, エタノールと少量の硫酸を (₂H5OH 加熱したところ、果実のような芳香をもつ揮発性の液体が生じた。 (実験2) カルボン酸 B, カルボン酸Cとカルボン酸D が結合した油脂F 64.2mgを完全に けん化するのに, 水酸化カリウム 12.6mgを要した。 (実験3) カルボン酸C38.4mgを完全燃焼したところ、二酸化炭素 105.6mg と水 43.2mgを生じた。 (実験4) カルボン酸E を入れた試験管にアンモニア性硝酸銀溶液を加えて穏やかに加熱したところ、試験管 壁が鏡のようになった。 途元性酸 (実験5) カルボン酸Bとカルボン酸Ⅱ の等モル混合物 1.405gを触媒存在下で水素を完全に付加させたとこ ろ、標準状態において水素 168mLを要し, それぞれのカルボン酸から同じカルボン酸Gが得られた。なお, カルボン酸Bとカルボン酸Dはどちらも水素を消費し、消費した水素の量はカルボン酸Bよりもカルボン 酸Ⅱの方が多かった。 問1 下線部①の化合物は塗料の溶剤やマニキュアの除光液としても使用される。 この化合物を示性式で答えよ。 問2 油脂の分子量はいくらか。 計算過程を示し, 有効数字3桁で答えよ。 問3 カルボン酸B、CとDを示性式で記せ。 また, それぞれの答えに至った根拠も記せ。 問4 (実験4) の反応を反応式で示せ。 問5 下線部②について, 油脂をけん化すると洗浄作用があるセッケンを生成するが, セッケンが洗浄作用を示す 衣料や水質は合成洗剤とは異なる。 (絹や羊毛の洗濯に適していないのはセッケンと合成洗剤のどちらか。 また, その理由を 70 字以内で説明せ

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カルボン酸B、Dの求め方が分かりません。 (実験5から不飽和度わかりそうなんですが、どう計算すればいいのですか?、)

→アマイフルデヒト (実験 1) 工業的にはエチレンの酸化によって合成されるカルボン酸A に, エタノールと少量の硫酸を (₂H5OH 加熱したところ、果実のような芳香をもつ揮発性の液体が生じた。 (実験2) カルボン酸 B, カルボン酸Cとカルボン酸D が結合した油脂F 64.2mgを完全に けん化するのに, 水酸化カリウム 12.6mgを要した。 (実験3) カルボン酸C38.4mgを完全燃焼したところ、二酸化炭素 105.6mg と水 43.2mgを生じた。 (実験4) カルボン酸E を入れた試験管にアンモニア性硝酸銀溶液を加えて穏やかに加熱したところ、試験管 壁が鏡のようになった。 途元性酸 (実験5) カルボン酸Bとカルボン酸Ⅱ の等モル混合物 1.405gを触媒存在下で水素を完全に付加させたとこ ろ、標準状態において水素 168mLを要し, それぞれのカルボン酸から同じカルボン酸Gが得られた。なお, カルボン酸Bとカルボン酸Dはどちらも水素を消費し、消費した水素の量はカルボン酸Bよりもカルボン 酸Ⅱの方が多かった。 問1 下線部①の化合物は塗料の溶剤やマニキュアの除光液としても使用される。 この化合物を示性式で答えよ。 問2 油脂の分子量はいくらか。 計算過程を示し, 有効数字3桁で答えよ。 問3 カルボン酸B、CとDを示性式で記せ。 また, それぞれの答えに至った根拠も記せ。 問4 (実験4) の反応を反応式で示せ。 問5 下線部②について, 油脂をけん化すると洗浄作用があるセッケンを生成するが, セッケンが洗浄作用を示す 衣料や水質は合成洗剤とは異なる。 (絹や羊毛の洗濯に適していないのはセッケンと合成洗剤のどちらか。 また, その理由を 70 字以内で説明せ

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