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【大学入試生物】コハク酸脱水素酵素のはたらきとツンベルク管の実験|反応の仕組みと観察方法を解説

コハク酸脱水素酵素のはたらき 生物
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大学入試生物で頻出の「コハク酸脱水素酵素」と「ツンベルク管を用いた実験」は、呼吸の代謝過程を理解するうえで非常に重要なテーマです。ミトコンドリア内で行われるクエン酸回路の一部として、コハク酸がフマル酸に変換される際の酵素反応や、メチレンブルーの脱色による観察方法など、出題されやすいポイントが多数含まれています。本記事では、コハク酸脱水素酵素の具体的な働きや、ツンベルク管を使った実験手順・結果の考察まで、図解付きでわかりやすく解説します。

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ツンベルク管の実験

ツンベルク管とは、大きな主室と副室を備えた試験管のようなもので、2つの液体などを混ぜるときに使う実験器具です。このツンベルク管を使って脱水素酵素の実験を行います。

ツンベルク管

  1. 脱水素酵素を含んだニワトリの筋肉などをすりつぶし、ろ過したものを酵素液としてツンベルク管の主室に入れる。
  2. 基質となるコハク酸を含むコハク酸ナトリウム溶液と、青色メチレンブルー副室にいれる。
  3. 真空ポンプやアスピレーターでツンベルク管内の空気を抜く
  4. 副室を回し、空気を抜く穴をふさぎ副室の液体と主室の液体を混合させる。
  5. 青色メチレンブルーが次第に無色還元型メチレンブルーに変化する。
  6. 副室を回し、空気を入れる穴をあけてツンベルク管内に空気を入れると、無色還元型メチレンブルーが酸化されて、青色メチレンブルーに戻る。

コハク酸脱水素酵素のはたらきで、コハク酸から水素が奪われます。奪われた水素はFADに渡されFADH2になります。FADH2の水素がメチレンブルー(Mb)と結合し還元型メチレンブルー(MbH2)になり青色から無色に色が変わるのです。

ツンベルク管に空気を送ってあげると、還元型メチレンブルーが酸化され、青色のメチレンブルーにもどります。このとき水素が還元されて水が生じます。

ツンベルク管から空気に抜く理由

実験で初めにツンベルク管の空気を抜くのは、還元型メチレンブルーが空気中の酸素と反応しすぐに(酸化型)メチレンブルーに戻ってしまい無色に変化しなくなってしまうからです。

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