「生化学III」の過去問集（2006年度より生化学、それ以前は生物物理化学2）

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1. 教科書 p.159 式 (5.47)、（気体分子運動論における Maxwell-Boltzmann の速度分布則に 基づく速度分布関数の最大値をとる速度、つまり最大確率速度 Uｍｐ)を導出せよ。
2. 教科書 p.208 問題 6.8の中の左側の式を証明せよ。
3. 0.05M 酢酸緩衝液中、等電点 pH4.8, 0℃ において血清アルブミンの浸透圧を測定した。 濃度（g/100ml)が 1.25, 2.82, 4.18 の時、浸透圧 (cm H₂O)がそれぞれ 4.01, 8.68, 13.01 で あった。血清アルブミンの分子量を決定せよ。
4. 50mM リン酸ナトリウム緩衝液 (pH 7.2, 10 リットル)を、Na₂HPO₄･12H₂Oと NaH₂PO₄･2H₂O を用いて作製する。その方法を以下に示せ。原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16 である。また H₂PO₄^- ⇔ HPO₄^2- + H⁺の pKa は 7.0 である。
5. 結合エネルギーの値から、酢酸の ΔH_f⁰ を求めよ。表 6-3 にある CH₃COOH(l) の 値との違いは何に由来するか。

1. 教科書 p.159 式 (5.49)、（気体分子運動論における Maxwell-Boltzmann の速度分布則に 基づいた平均速度 )を導出せよ。
2. 教科書 p.208 問題 6.5を解答せよ。つまり、結合エネルギーの値からプロパンのΔH_f⁰を 求めよ。（最後の答えは教科書の最後にある。その導出過程を答えて下さい。）
3. 25℃ の水溶液中でのベンゾイルグリシルグリシン生成の標準自由エネルギーを計算せよ。
   　安息香酸イオンとグリシルグリシンから、ベンゾイルグリシルグリシンが生成されたときの 平衡定数は 25℃ で 0.1564、同温度で 2 分子のグリシンがグリシルグリシンに縮合する際の 標準自由エネルギーの変化は 14.77 kJ である。標準状態の水溶液における、安息香酸イオンおよび グリシンの生成の標準自由エネルギーは 25℃ で -214.116 kJ および -372.962 kJ で、水の ΔG_f⁰は 25℃ で -237.191 kJ である。
4. 酢酸と酢酸ナトリウムを使用して、pH 5.0 の 0.1M の緩衝液を 1 リットル作る。必要な それぞれの試薬の重量を答えて下さい。但し、CH₃COOH ⇔ CH₃COO^- + H⁺ の pKa は 4.7 である。原子量は C, 12; H, 1; Ｏ, 16; Na, 23 である。

1. 教科書 p.192 式 (6.74)、（ｎモルの理想気体を等温で、体積あるいは圧力変化させたとき のエントロピー変化）を導出せよ。
2. 教科書 p.237 問題 7.10の後半部分を解答せよ。つまり、Arrhenius の実験式と遷移状態理 論から導かれる速度定数を比較して、頻度因子と活性化エネルギーが式 (7.51), (7.52) で 与えられることを示せ。
3. 血清アルブミンの浸透圧を測定し、0.1Ｍ酢酸緩衝液中（等電点であるｐＨ５）、２５℃ で次のデータを得た。血清アルブミンの分子量を求めよ。１気圧は 10m H_２O である。 （実際の測定では、以下のように、得られる見かけの分子量が測定時の濃度に依存する場合が多 い。その場合、理想溶液に一番近いと考えられる無限希釈、つまり濃度ゼロの状況に外挿して 求められた値が正しいと考える。）

   濃度(g/100 ml)	浸透圧 (cm H２O)
   0.78	2.39
   1.25	4.01
   2.79	8.53
   4.18	13.01
   8.98	27.84
   12.45	37.69

4. 0.1Ｍ酢酸ナトリウム緩衝液 (pH 5.0, 5 リットル)を、CH_３COONaと CH_３ COOH を用いて作製する。その方法を示せ。 CH_３COOH ⇔ CH_３COO⁻ + H^＋　の pKa は 4.8 である。また、原子量は Na, 23; H, 1; C, 14; O, 16 である。

1. 教科書 p.264 問題 8.10 を解答せよ。つまり、溶媒抽出をする場合一定量の溶媒を少量ずつ に分けて何回か抽出操作を行う方が、同じ量の溶媒を用いて１回だけ抽出を行うより多量の溶質を抽 出できることを示せ。特に、その後にある例について計算を行い、計算値で示せ。
2. ^３２Ｐの半減期は １４日である。α-[³²P]ｄＣＴＰ（111TBq/mmol; T はテラと読み 10¹² を意味する。Bq とは number of decomposition/sec ＝崩壊数また は壊変数／秒である）を購入して、１０日後に使用して、酵素を用いてＤＮＡを合成した。できた ＤＮＡには 10,000 Bq の放射能があった。何モルの dCTP が取り込まれたと計算できるか。
3. スキーやスケートをすると、なぜかよく滑ると感じる。水のどの様な熱力学的性質のお陰で よく滑るのか、説明せよ。
4. ０．１Ｍリン酸緩衝液 (pH 7.2, １リットル)を、Na_２HPO_４･12H_２Oと NaH_２PO_４･2H_２O を用いて作製する。その方法を示せ。 H_２PO_４⁻ ⇔ HPO_４^２− + H^＋ 　の pKa は 6.8 である。また、原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16 である。

1. 教科書 p.276 問題 9.2 を解答せよ。つまり、ある温度でのヨウ化水素の解離度が0.2であった。 この時のヨウ化水素の解離反応の平衡定数を求めよ。また、水素2molとヨウ素1molを混合して 平衡状態に達したとき、ヨウ化水素の生成量はいくらか。
2. 教科書 p.199 式6.103 (dG=-Sdt+Vdp) を導け。
3. 教科書 p.264 問題8.7 類似の問題。１０％(w/v)のショ糖(C₁₂H₂₂O₁₁) 水溶液の凝固点降下を求めよ。また、１０％(w/v)食塩(NaCl)水の場合と比較せよ。但し、原子量は、C, 12; H, 1; O, 16; Na, 23; Cl, 35.5 とする。また、各溶液の比重は 1.0 とする。
4. 0.1 MのTris-HCl緩衝液 (pH 8.0, １リットル)を、Tris (H₂NC(CH₂OH)₃) とconcHCl(36%(w/w), 比重1.17)を用いて作製する。その方法を示せ。 TrisH⁺ ⇔ Tris + H^＋ 　の pKa は 8.2 である。

1. 教科書 p.236 問題 7.4 を解答せよ。つまり、H₂とBr₂の反応の 速度式(7.38)を導け。
2. 教科書 p.200 式(6.111) ((∂A/∂T)V=-S, (∂A/∂V)T=-P) を導け。
3. あるショ糖水溶液の凝固点が -0.29℃であった。その溶液の 20℃での浸透圧はいくらか。 比重は１として計算せよ。
4. 教科書 p.304 表10.6 よりAgClの溶解度積は 1.8×10^-10 (25℃)であり、 純水に対する溶解度は式(10.80)より 1.3×10^-5 mole/l である。0.0001 N HCl 溶液に 対する溶解度を計算せよ。

1. 教科書 p.208 問題 6.8 を解答せよ。つまり、理想気体では (∂U/∂P)T=0, (∂H/∂V)T=0 が成り立つことを示せ。
2. 教科書 p.246 のてこの関係式(8.18) (ω_a/ω_b= (x_b-x₀)/(x₀-x_a)) を導け。
3. あるショ糖水溶液の凝固点が -0.33℃であった。その溶液の容量モル濃度を求め よ。比重は１として計算せよ。
4. 0.1 MのTris-HCl緩衝液 (pH 7.6, １リットル)を、Tris (H₂NC(CH₂OH)₃) とconcHCl(36%(w/w), 比重1.17)を用いて作製する。その方法を示せ。TrisH⁺ ⇔ Tris + H^＋ の pKa は 8.4 である。但し、原子量は、C, 12; H, 1; O, 16; N, 14 とする。次に、その緩衝液に、 0.1 N NaOH を 1 ml加えた。pH はいくらになるか？

1. 教科書 p.237 問題 7.11 を解答せよ。つまり、H₂ + I₂ →　2HI　の 700Kにおける速度定数を衝突理論によって求めよ。
2. 教科書 p.250 式8.20 (x_a(g)=x_aP_a0/(P_a+P_b), x_b(g)=x_bP_b0/(P_a+P_b) )を導け。
3. 0.85 %(w/w) NaClおよび 0.2 M CaCl₂ 溶液のイオン強度、重量モル濃度を計算せよ。 原子量は、Na, 23; Cl, 35.5; Ca, 40 とする。また溶液の比重を1.0とする。
4. 0.1 MのTris-HCl緩衝液 (pH 7.8, 0.5リットル)を、Tris (H₂NC(CH₂OH)₃) とconcHCl(36%(w/w), 比重1.17)を用いて作製する。その方法を示せ。TrisH⁺ ⇔ Tris + H^＋ の pKa は 8.3 である。但し、原子量は、C, 12; H, 1; O, 16; N, 14 とする。次に、その緩衝液に、 0.1 N NaOH を 0.1 ml加えた。pH はいくらになるか？

1. 教科書p.306問題 10.2 を解答せよ。つまり、水の伝導度は34℃において9.05×10^-8 Scm^-1であった。 この温度における水のイオン積を求めよ。
2. 教科書 p.187 の式(6･60)を証明せよ。つまり、カルノーサイクルの四つの過程における理想気体の圧力と体積の間には、 Boyleの法則あるいはPoissonの式が成り立っているから、V₂/V₁ = V₃/V₄ (6･60) が成立する。
3. 0.2 M の MgCl₂水溶液の作り方を記せ。またその溶液の %(w/v)、重量モル濃度、イオン強度を計算せよ。 原子量は、Mg, 24; Cl, 35.5 とする。また溶液の比重を1.1とする。
4. 50 mM リン酸ナトリウム緩衝液 (pH 7.2, 10 リットル)を、Na_２HPO_４・12H_２Oと NaH_２PO_４・2H_２O を用いて作製する。その方法を以下に示せ。原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16 である。また H_２PO_４⁻ ⇔ HPO_４^２− + H^＋の pKa は 6.6 である。

1. 教科書p.276 問題 9.3 を解答せよ。つまり、次の化学反応の平衡定数をそれぞれＫ_１、 Ｋ_２とする。
   　　　　Ｈ_２＋1/2Ｏ_２ <=> Ｈ_２Ｏ
   　　　　ＣＯ_２ <=> ＣＯ＋1/2Ｏ_２
   　次の化学反応の平衡定数Ｋ_３を求めよ。
   　　　　Ｈ_２＋ＣＯ_２　<=> Ｈ_２Ｏ＋ＣＯ
2. 教科書p.162 問題5.5 を解答せよ。つまり、u_mp、u_av、 u_rmsを Maxwell-Boltzmann の速度分布則から導け。
   　　さらに u³の平均値を導け。
3. 酵素Eは、基質S1とS2を順に結合して基質酵素複合体を作り、その後縮合産物Pを産生する反 応を触媒する。その反応速度式はどのようになるか。但し、S1とS2とPの初濃度を[S1]₀、 [S2]₀、0とする。また定常状態近似を用いよ。
   　　　E + S1 + S2 <=> ES1 + S2 <=> ES1S2 -> E + P
4. 0.02 MのTris-HCl緩衝液 (pH 8.0, 1リットル)を、Tris (H₂NC(CH₂OH)₃) とconcHCl(36%(w/w), 比重1.15)を用いて作製する。その方法を示せ。TrisH⁺ ⇔ Tris + H^＋ の pKa は 8.3 である。但し、原子量は、C, 12; H, 1; O, 16; N, 14 とする。

1. 教科書p.124 問題6.6を解答せよ。つまり、土壌中のある細菌は亜硝酸イオンを硝酸イオンに 酸化することで増殖に必要なエネルギーを得ている。
   　　　　2NO₂^-(aq) + O₂(g) ---> 2NO₃^-(aq)
   　　NO₂^- およびNO₃^- の標準生成ギブス エネルギーはそれぞれ -34.6 kJmol^-1, -110.5 kJmol^-1である。
   　　1 mol のNO₂^- を1 mol のNO₃^- に酸化する ことで得られるギブスエネルギーを求めよ。
2. 教科書p.220 問題9.9 を解答せよ。つまり、以下の反応について考える。
   　　　　CO₂(g) + H₂(g) <---> CO(g) + H₂O(g)
   　　この反応の平衡定数は960 Kで0.534, 1260 Kで1.571 である。この反応のエンタルピーはい くらか。
3. 1.5 %(w/v) 蔗糖(C₁₂H₂₂O₁₁)水溶液の容量モル濃度(M)、 重量モル濃度を計算せよ。さらにその沸点上昇はいくらか。原子量は、C, 12; H, 1; O, 16 とする。 また溶液の比重を1.1とする。
4. 50 mM リン酸ナトリウム緩衝液 (pH 7.2, 10 リットル)を、Na₂HPO₄・12H₂Oと NaH₂PO₄・2H₂O を用いて作製する。その方法を以下に示せ。 原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16 である。また H₂PO₄^- ⇔ HPO₄^2- + H⁺ の pKa は 6.8 である。

1. 生体物質である糖、脂質、タンパク質（アミノ酸）、核酸は、真核細胞のどの ようなところに主に存在し、どのような役割を果たしているのだろうか？
2. O-β-D-galactopyranosyl-(1→4)-β-D-glucopyranoseは何という二糖類か？
3. クレブス回路を記載せよ。その各メンバーの間の反応が可逆か不可逆かも明記 せよ。
4. ヘモグロビンへの酸素分子の結合曲線（キネティクス）はS字型を示す。その 現象を何と呼ぶか。それはヘモグロビンのどのような特性（効果）により生じている のか。また生理的にどういった点で有利なのか。
5. ミトコンドリアにおける呼吸調節とはどのような現象を指すか。そのメカニズム を簡単に説明せよ。
6. 代謝調節はいろいろなレベルでなされている。それぞれのレベルの調節様式を 挙げ、その例を一つずつ示して、説明を加えよ。

1. 天然に存在する２０種のアミノ酸のうち、塩基性アミノ酸と酸性アミノ酸の構造式と 名称を記載せよ。
2. オレイン酸の構造式を書け。またリノール酸、リノレン酸の炭素数と二重結合の数を記せ。
3. 次の文章の中の括弧に入れる言葉を記載せよ。
   ヘモグロビンは [ １ ]量体当たり４個（サブユニットヘム当たり [ ２ ]個）の酸素分子と結合するが、 その酸素飽和曲線は [ ３ ]状型を呈する。それゆえ、Ｏ_２のヘモグロビンに対する結合 のしやすさは、当の [ １ ]量体にすでにＯ_２が存在しているかどうかにかかってくる。 もしＯ_２が結合していれば、次のＯ_２分子が結合しやすくなる。このように ヘモグロビンは、[ ４ ]な結合のキネティクスを示し、この特性ゆえに、呼吸器官で最大限にＯ _２と結合し、末梢組織においては最大限にＯ_２を放出することが可能になる。
4. 酢酸ナトリウムと酢酸で0.1 mol/lのpH4.5の緩衝液を１リットル作る。作り方を示せ。但し酢酸の pKaは4.0とする。原子量は、C, 12; O, 16; H, 1; Na, 23である。
5. ミトコンドリアにおける酸化的リン酸化過程を記載せよ。呼吸鎖電子伝達成分の名称はそれぞれ 明記すること。
6. 解糖系の代謝の流れを調節する箇所を書き、その調節の基本的な様式を説明せよ。

1. グルコースを例に取り、アノマーとエピマーの立体異性の違いについて 説明せよ。アノマーとは？エピマーとは？
2. ホスファチジルグリセロール、ホスファチジルセリン、ホスファチジル コリン、ホスファチジルエタノールアミン、ホスファチジルイノシトールの うち、酸性リン脂質とされるものを挙げよ。
3. ヒト血漿中のリポタンパク質の組成について以下の問いに答えよ。
   　　�@いくつかの分画に分けられる。その名称を記載せよ。
   　　�Aそのうち、比重の一番小さいものは何で、その起源はどこであるか。
   　　�B動脈硬化などを引き起こす悪玉とされるのはどれか。
   
4. 親水性ビタミンのうち、脚気という病気に関係するビタミンは何か。 それは代謝のどの過程にどのように関係しているのか。
5. 呼吸調節とはどのような現象を指すか。そのメカニズムを簡単に説明せよ。
6. 代謝調節はいろいろなレベルでなされている。それぞれのレベルの調節様式 を挙げ、その例を一つずつ示して、説明を加えよ。

1. マルトース、ショ糖、ラクトースなどを糖の分類では何と呼ぶか？またそれぞれ の構成糖を記述しなさい。
2. 炭素数14個の飽和脂肪酸の名称を記載しなさい。また、18:1;9、18:2;9,12、 18:3;6,9,12 の脂肪酸の名称を記載しなさい。
3. グルコースからスタートして、乳酸までの解糖経路を記載しなさい。その中で、 酸化と還元のステップに印を付けなさい。
4. 疎水性ビタミンのうち、骨の代謝に関係するビタミンは何か。その構造の基本 部分はどんな物質から作られるだろうか。
5. グリコーゲン分解はグリコーゲン合成経路を逆行せず別の経路をとる。それぞれ の経路でキーになる酵素は、何と呼ばれているか。それぞれは、エピネフリンという ホルモンにより調節されている。調節の反応（カスケード）を簡単に説明し、 分解と合成のそれぞれの酵素がエピネフリンでどちらに調節されるか答えなさい。
6. アスパラギン酸のα-COOHのpKaは2.0、α-NH₃⁺のpKaは9.9、 側鎖のpKaは3.9である。等電点を求めなさい。

1. 生体分子を分離、精製するための方法のうち、原理的に異なる方法を３種 挙げなさい。そのうちの１種について、その原理を説明しなさい。
2. 果糖とブドウ糖の違いを説明しなさい。
3. 脂肪酸は酸化されて分解される。代表的な脂肪酸酸化過程の名称とあらましを 述べなさい。
4. 酢酸ナトリウムと酢酸で10 mmol/lのpH4.3の緩衝液を10リットル作る。作り 方を示しなさい。但し酢酸のpKaは3.8とする。原子量は、C, 12; O, 16; H, 1; Na, 23である。
5. 糖新生過程と解糖・クエン酸回路の代謝過程で異なる反応段階を挙げ、 それぞれの反応を記述しなさい。
6. ヘモグロビンとミオグロビンの違いを説明しなさい。

1. 生体分子を構成するアミノ酸のうち、芳香族アミノ酸の名称と構造式を書いて下さい。 その芳香族アミノ酸の中で、側鎖の部分で解離して電荷を持ちうるアミノ酸の名称を挙げて下さい。
2. 糖には各種の異性体の可能性がある。６炭糖を例にとり、それら異性体の種類の名称と 性質を記述して下さい。
3. 脂肪酸は酸化されて分解される。代表的な脂肪酸酸化過程の名称とあらましを述べなさい。
4. pH7.2、50 mmol/lのリン酸ナトリウム緩衝液が100 mlある。そこに10 mmol/lの水酸化ナトリウム を0.5 ml加えたときのpHを算出して下さい。
   また10 mmol/lの塩酸を0.2 ml加えると、pHはどうなるか計算して下さい。原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16; Cl, 35.5 である。また H_２PO_４⁻ ⇔ HPO_４^２− + H^＋　の pKa は 6.7 である。一方、 リン酸緩衝液の代わりに、単に100 mlの純水があったとき、それに上記と同量の水酸化ナトリウム や塩酸を加えた場合のpHを比較として求めて下さい。
5. ビタミンB1欠乏症の名称を挙げて下さい。このビタミンが細胞内で働く代謝過程の名称を 少なくとも一つ挙げて下さい。そして、その反応機構を説明して下さい。
6. 糖新生過程と解糖・クエン酸回路の代謝過程で異なる反応段階を挙げ、それぞれの反応を 記述しなさい。

1. 生体分子を構成するアミノ酸のうち、水酸基を持つアミノ酸を挙げて下さい。 また硫黄を含むアミノ酸を挙げて、その中で酵素反応で重要な役割をする部分の 性質について、知るところを記述して下さい。
2. 脂肪酸は酸化されて分解される。代表的な脂肪酸酸化過程の名称とあらましを 述べなさい。
3. 五炭糖の代表的な単糖２種類の名称を２種類挙げて下さい。それら単糖が 重合して（多糖となって構成する）出来上がる重要な生体高分子物質の名称を２種 記し、それらの特徴的な違いを記述して下さい。
4. pH7.2、10 mmol/lのリン酸ナトリウム緩衝液を100 ml作る。その作り方を記述して下さい。 原子量は Na, 23; H, 1; P, 31; O, 16 である。また H_２PO_４⁻ ⇔ HPO_４^２− + H^＋ の pKa は 6.7 である。
5. 糖新生過程と解糖・クエン酸回路の代謝過程で異なる反応段階を挙げ、それぞれ の反応を記述しなさい。
6. 果糖とブドウ糖の違いを説明しなさい。

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