カタラーゼの性質１ 池田博明 目的＋実習：ブタの肝臓のカタラーゼの性質 材料：ブタ・レバー 薬品：0.15％過酸化水素水，希塩酸，アルコールランプ 用具：試験管，試験管立て，茶こし（またはガーゼ），ビーカー，ミキサー、線香 （あらかじめ予備実験をして過酸化水素水を適度に薄めておく． 0.3％では試験管から気泡が溢れてしまう） 手順：ブタ・レバーと水をミキサーにかけ，茶こしでこして，ろ液を取る。 レバー液をビーカーに分ける。 試験管にレバー液を分注する。 さらに純水を加えたもの，希塩酸を加えたものを作る。 （強アルカリ液は過酸化水素を分解するので扱わない） それぞれに過酸化水素水を加え，泡の出方を見る。 火の点いた線香を差し入れてみて，酸素の発生を確認する． 反応が終了したら，さらに過酸化水素水を足してみる。 レバー液を加熱する。加熱したレバー液を放冷後に， 過酸化水素水を加えて反応を見る。 （レバー液を量を減らす必要がある．突沸して飛び出すので） 結果：泡の出方で反応の強さを見る。 いったん反応が終息しても，過酸化水素水を加えれば反応する。 すなわち，カタラーゼはくり返し使用できる。 加熱処理したものは失活する。 （酵素が残っている場合もあり，液温が高いため，けっこう反応が 激しく起こる例もある） 解説：同量のジャガイモ片と比較すると，ジャガイモ片は反応が少ない． カタラーゼの性質２ 池田博明 目的＋実習：ブタの肝臓のカタラーゼの性質 材料：ブタ・レバー 薬品：0.3％過酸化水素水，希塩酸，アルコールランプ 用具：試験管，試験管立て，茶こし（またはガーゼ），ビーカー，ミキサー、線香 手順：ブタ・レバーと9倍量の水をミキサーにかけ，茶こしでこして，ろ液を取る。 レバー液をビーカーに分ける。液体洗剤を加えて泡のもちをよくする。 試験管にレバー液を0.2mLずつ入れておく。 過酸化水素水3％液を0.8ｍL入れて泡の出る高さを測定する。 （泡の出方は一瞬であるため，速度は測定不能である） 火の点いた線香を差し入れてみて，酸素の発生を確認する． 液温を測定する。 無機触媒とも比較してみる。 酵素液を水で２倍に薄めて同様の実験をする。泡の高さは半分くらいになるはずである。 酵素液を加熱する。同様に過酸化水素水を加えて反応を見る。 触媒としての酵素 啓林館｢標準生物 I ｣より 目的＋実習：仮説“生体内には過酸化水素を分解する触媒がある”を検証する． 試料：ブタ・レバー，ブタ肉，ジャガイモ，ホウレンソウ，水，小石 薬品：3％過酸化水素水，酸化マンガン（IV)， 用具：試験管，試験管立て，線香 （あらかじめ予備実験をして過酸化水素水を適度に薄めておく． 例えば0.3％ではブタ・レバーの場合，試験管から気泡が溢れてしまう） 手順：試験管に試料または酸化マンガン（IV)を入れ，それぞれに過酸化水素水を4ml加える． 気泡が発生したものには線香の燃えさしを入れてみるレバー液をビーカーに分ける． 反応が終了したら，さらに過酸化水素水を足してみる。 細胞と酵素 啓林館｢標準生物 I ｣より 目的＋実習：レバーをミキシングして酵素作用を比較する 材料：ブタ・レバー 薬品：0.15％過酸化水素水，希塩酸，アルコールランプ 用具：試験管，試験管立て，茶こし（またはガーゼ），ビーカー，ミキサー、線香 （あらかじめ予備実験をして過酸化水素水を適度に薄めておく． 0.3％では試験管から気泡が溢れてしまう） 手順：ブタ・レバーの重さを測る．その９倍の重さの水を加えたものを試験管Aに入れる． 別にレバーとその重さの９倍の水を加えたものをミキサーにかける． ミキサーから試験管Aと同量を試験管Bに入れる． それぞれに過酸化水素水を加え，泡の出方を見る。 結果：Bのほうが激しく反応する． 酵素反応と温度 啓林館｢標準生物 I ｣より 目的＋実習：ブタの肝臓のカタラーゼの性質 材料：ブタ・レバー 薬品：0.15％過酸化水素水，希塩酸，アルコールランプ 用具：試験管，試験管立て，茶こし（またはガーゼ），ビーカー，ミキサー、線香 （あらかじめ予備実験をして過酸化水素水を適度に薄めておく． 0.3％では試験管から気泡が溢れてしまう） 手順：ブタ・レバーと水をミキサーにかけ，茶こしでこして，ろ液を取る。 レバー液をビーカーに分ける。 試験管にレバー液を1mlずつ分注する。 ビーカーに水を入れる．5℃，40℃，70℃の水を用意する． 過酸化水素水を4ml入れた試験管を３本用意し，ビーカーに入れ， レバー液の試験管も同時にビーカーに入れ，温度を保つ． レバー液と過酸化水素水を合わせ，気泡の発生の程度を比較する． 結果：70℃ではほとんど酸素が発生しない． 酸化酵素の存在 目的＋実習：ペルオキシダーゼの存在 材料：タマネギや大根など 薬品：0.15％過酸化水素水，ベンジジン水溶液 用具：時計皿，顕微鏡 手順：時計皿にベンジジン液を2，3滴入れ，過酸化水素水を少し加える タマネギのりん葉表皮をはがし、上記液に入れ、変化を見る。 空気中に出してしばらく置く 結果 液中で１～２秒後の変化 青くなる 空気中で1～２分後の変化 黒ずむ 顕微鏡で観察すると細胞壁のところにペルオキシダーゼが局在 考察 ペルオキシダーゼ 植物組織に含まれる酵素である。過酸化水素水の存在下でアミン類，フェノール類， ロイコ色素，アスコルビン酸，チトクロームＣなどを酸化触媒する。 たとえばリンゴの皮をむいたとき、リンゴの果実が変色するのはペルオキシダーゼの 作用といわれている。 反応 ベンジジンは，過酸化水素水とペルオキシダーゼでベンジジン・ブルーとなる。 ベンジジン・ブルーは水と酸素でジェフェノキノンイミン（茶色）となる。 果物と酵素 池田博明 目的＋実習：果物に含まれている酵素の基質の違いを理解する 手順．寒天とセラチンのゲルを作る． キュウイをむき､２cm角に切る （あるいは乳鉢でつぶす） 寒天とセラチンのゲル上にキュウイを置く。 一日放置する。  結果 ゼラチンはゾル化する。 キュウイ中のタンパク質分解酵素 アクチニジンのため。  パイナップル中にはブロメリン、 パパイヤ中にはパパインがある。 考察 対照実験（条件が同じで比較対照のために設定した実験系）が重要。 ここでは何か別のもの（ダイコンなど。上の例ではホタテ）を置いたもの。 ホタテを置いたゼラチンもだいぶへこむ。しかし、溶解してはいなかった。 しかし、酵素が作用したゼラチンは水状になっていた。 パパインは分解がキュウイやパイナップルより弱い。 これはパパインがSーS結合を切るだけで他のペプチド結合を切らないからではないか。 発展 溶解した水状のゼラチンにビュウレット反応を試みる。 ビュウレット反応は起こる。ビュウレット反応はペプチド結合に反応する。 したがって、完全にアミノ酸にまで分解は進んでいないことが分る。 種子に含まれる麦芽アミラーゼ 啓林館｢生物 II ｣より イネやムギなどの貯蔵物質である不溶性のデンプンは、 発芽に際して酵素によって可溶性の物質に分解され，呼吸基質として利用される． 準備 オオムギの種子を2，4，6日間，水に浸したもの デンプン1ｇ，寒天1.5ｇを100mLの蒸留水に入れ，100℃に加熱して溶かし， ペトリ皿に約15mLずつ分注し，平板を作る． 手順 水に浸した種子をカミソリで半分に切り，寒天上に断面を下にして並べる １cm2の大きさのろ紙に唾液をしみこませ，寒天の上に置く これらのペトリ皿を30℃の定温器に入れる 24時間後にペトリ皿を取り出し，種子を取り除き，寒天面にヨウ素ヨウ化カリウム液をかけ， 余分の液は捨てて水洗する 種子を置いた部分の寒天面の変化を調べる 種子を置いた部分の周囲にみられる透明な部分の平均の直径を測定し， 水に浸した日数との関係を考える 水に浸した種子を置いていた部分と，種子を置いていなかった部分の寒天を， 同じ大きさに切り取って，別々の試験管に入れ，それぞれに還元糖検出液を2mLずつ入れ， 沸騰水浴中でしばらく加熱して反応を調べる 考察 オオムギの種子の中にどのような働きのある物質がつくられたか その物質は種子を水に浸した日数と関係があるか 生米とご飯とで消化を比べる 啓林館｢生物IA｣ 準備 生米、ご飯、セルロースチューブ、還元糖検出液（ソモギ液またはフェーリング液） 方法 １） 生米、ご飯それぞれ１０粒をセルロースチューブに入れる。 ２） 脱脂綿を口に含み、唾液を集める ３） それぞれのチューブに２ｍLずつ唾液を入れる。チューブの両端をしっかり結ぶ。 ４） 小ビーカーに水を入れ、セルロースチューブを入れ、35℃に保つ。 ５） 10分ごとにビーカーの液を１ml取り、還元糖検出液を１ml加え、加熱する。 （液が淡青色から赤褐色に変わればデンプンが分解され、糖が生じたことを示す。） 考察 セルロースチューブの膜は小腸柔毛の細胞であり、ビーカーの水は小腸に分布する 血管中の血液を意味する。 デンプンが分解されて低分子になるにつれ、 セルロースチューブを超過できるようになる。 生米のデンプンではデンプン分子が引き合って規則的に並ぶミセル構造があり、 この構造内に水が入りにくい状態（βデンプン）になっている。 これに水を加えて加熱すると、ミセル内に水が入り、 ミセル構造がくずれてαデンプンになる。冷えるとしだいにβデンプンに戻る。 炊飯の飯粒には隙間が多くあり、デンプンはα化している。 そのため酵素がデンプン粒子と接触しやすくなるため、早く分解されると考えられる。 甘酒をつくる 啓林館｢生物IA｣ 指導資料 こうじのもつアミラーゼを利用して、デンプンを糖化して甘酒をつくる。主成分は麦芽糖である。 方法 米280ｇをやや柔らかめに炊く。 かきまわして温度が70℃ぐらいになったら、こうじを約200ｇｍもみほぐしながら入れる。 しゃもじか木のへらでよくかきまわし、乾いた布巾かガーゼでふたをする。 50～60℃に保った定温器に入れる。ときどきかき回す。 ご飯とこうじをまぜあわせてから１時間ごとに屈折糖度計、万能ｐH試験紙を用いて 糖度をｐHを測定する。 12時間以上たてば甘酒として飲むことができる。 演示実験 唾液にふくまれる酵素アミラーゼ 創案者 池田博明 【目的】唾液に含まれる酵素アミラーゼの存在と働きを知る 【準備】うすいデンプン水溶液，ヨウ素ヨウ化カリ液，ビーカー3個 【方法】①ヨウ素でんぷん反応を確認するため、少量のデンプン溶液にヨウ素ヨウ化カリ液を滴下。 ②青紫色に変色することを確認。 ③唾液中のアミラーゼの働きを示すために，デンプン溶液を口にふくむ。 （最初に水で口内をゆすいでおくとやや清潔感がある） ④じゅうぶん唾液と混合してから、ビーカーに吐き出す。 ⑤この液にヨウ素ヨウ化カリ液を滴下してみる。 ヨウ素液の色にはなるがデンプン反応が起こらない。デンプンはすべて分解された。 米ともち米の消化 啓林館｢生物IA｣ ブドウ糖からデンプンの合成 開隆堂 「生物 II」より 目的＋実習：ブドウ糖１リン酸から酵素を用いてデンプンを合成する． 材料：ジャガイモ 半個 薬品：ブドウ糖１リン酸カリ 1％水溶液，ヨウ素ヨウ化カリ液 用具：点滴板，ガーゼ１枚，ろ紙１枚，ろうと１個，ろうと台，おろし金１丁， スポイト 手順：ジャガイモの皮をむいてすりおろす．ガーゼでこした液をさらにろ過する． ろ液を一部取り，ヨウ素液を滴下．デンプンがないことを確認する． 点滴板のA行とB行にろ液を，B行とC行に蒸留水をそれぞれ1，２滴，滴下する． さらにA行とC行にブドウ糖１リン酸カリウム１％水溶液を1，２滴，滴下する． I列からIV列に各々５，１０，１５，２０分後にヨウ素ヨウ化カリ液を滴下して色の変化を見る． 反応が起こらなかったら－を，起こったら＋，強く起こったら＋＋を記録する．
酵素が含まれている． ろ液と糖液を混合すると，次第にブドウ糖からデンプンが合成される． B行とC行は対照である． |