・熱湯などを取り扱う際にヤケドなどをしないようにご注意下さい。
・薬品の取り扱いには注意して下さい。場合によっては白衣や安全めがねの着用をおすすめします。
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●実験
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- A粉末とB粉末それぞれの袋に50mlの水道水を入れ、しっかりチャックをします。そして袋の上からゆっくり揉むようにして中の粉末を溶かします（できた溶液をA液、B液とします）。
- できるだけ暗い部屋の中で、試験管などの透明な容器にA液、B液を等量混ぜ合わせます。すると混ぜ合わせた瞬間から液体が発光します（図１、左）。
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＜発展＞
※ ホタライトの発光を強くしたい場合は、ホタライトを溶かす水の量を減らし、濃度を高くして下さい。
（図１の右側は通常の濃度より２倍濃くしたものです） |
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酵素は化学反応を促進する働きをもつ触媒の一種でタンパク質でできています。多くの酵素は温度を高くするほど反応が促進しますが、さらに温度を上げると反応が進まなくなり、一定の温度を超えると完全に失活してしまいます。これは高温によってタンパク質でできている酵素の性質が変わるためです。
このような酵素の温度特性をホタライトで確かめてみましょう！
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- 試験管内でA液とB液を混ぜて発光させたホタライトと水（室温）と60℃のお湯、そして氷水をそれぞれビーカーに入れたものを用意します。
※ホタライトの入った試験管を２本用意し、そのうち１本は比較対照用として使用して下さい。
- 試験管に入ったホタライトを下記の順番で反応させ、発光状態を観察します。
室温→氷水→60℃→室温
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この際、特にルシフェラーゼの最適温度はおよそどれくらいか考察し、また可逆的な反応であることに注目しましょう。
※ルシフェラーゼの最適温度を詳しく調べる場合は、
ビーカーに用意する水温の条件をさらに細かくして試してみましょう。
※反応温度が酵素の最適温度と異なるほど発光が弱く赤色になります。
これは反応条件が悪く光エネルギーへの変換効率が低くなるためで、
結果的に発光が弱くなり、エネルギー状態の低い赤色の発光を生じます。
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- 次は60℃を超える熱湯の入ったビーカーにホタライトの入った試験管を浸け、発光状態を観察します。
※熱湯に浸けるとタンパク質である酵素が失活し、その機能を失うためにもとの室温に戻しても発光しなくなります（不可逆性）。
- ルシフェラーゼが熱によって失活したことを証明するため、発光しなくなったホタライトにA液を追加する場合とB液を追加する場合を比較し、発光状態を観察します。
※ルシフェリンを含むB液を追加しただけでは発光せず、ルシフェラーゼ酵素を含むA液を追加すると再び発光します。このことから熱によってルシフェラーゼ酵素が失活していたことが確認できます。
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＜発展＞
無機触媒で発光する「光るホタル液」と比較実験をするとさらに効果的です。「光るホタル液」では、ホタライトのように熱湯で失活するようなことはなく、温度を高くするほど反応が促進し発光が強くなります。これにより、酵素と無機触媒の性質の違いを確認することができます。 |
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