デンプン ➡ 麦芽糖（アミラーゼのはたらき）Starch ➡ Maltose (How Amylase Works)

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. アミラーゼはデンプンを分解したあと、使い切られてなくなると思いますか、それともそのまま残ると思いますか。After amylase breaks down starch, do you think it gets used up, or does it remain afterwards?💡 だ液はほんの少しでも、たくさんのデンプンを分解できることを思い出しましょう。Remember that even a small amount of saliva can break down a lot of starch.
2. だ液とデンプン液を混ぜた試験管を、氷水（約5°C）・体温（37°C）・熱い湯（約70°C）に入れると、それぞれ分解の速さはどうなると思いますか。また、熱い湯で温めたあと37°Cに戻したらどうなると思いますか。If test tubes of starch solution mixed with saliva are kept in ice water (about 5°C), at body temperature (37°C), and in hot water (about 70°C), how do you think the speed of breakdown will compare? And what if the hot tube is later cooled back to 37°C?💡 酵素はタンパク質でできています。卵を加熱したときにタンパク質がどう変わるかを思い出しましょう。Enzymes are made of protein. Think about what happens to the protein in an egg when it is heated.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態（「温度」37°C、「アミラーゼ」3個）で、緑のアミラーゼが黄色のデンプンの鎖にぶつかったとき、鎖の端がくぼみに入って切れ、ピンクの麦芽糖（2個分）が離れていく様子を観察する。必要なら「一時停止」で止め、「スタート」で再開する。In the starting state ("Temperature" 37°C, "Amylase" 3), watch what happens when a green amylase bumps into a yellow starch chain: the end of the chain fits into the pocket, the bond breaks, and a pink maltose (2 units) moves away. Use "Pause" to freeze and "Start" to resume if needed.
2. 「経過時間」スライダーを 5:00 まで動かして早送りし、上の表示の「デンプン(残り)」「麦芽糖」「アミラーゼ」の数とグラフを読む。Drag the "Time" slider to 5:00 to fast-forward, then read "Starch left", "Maltose" and "Amylase" in the display and look at the graph.
3. 「リセット」を押し、「温度」を 5°C、20°C にしてそれぞれ「経過時間」を 5:00 まで進め、37°Cのときと「デンプン(残り)」の割合を比べる。Press "Reset", set "Temperature" to 5°C and then 20°C, fast-forward "Time" to 5:00 each time, and compare the percentage of "Starch left" with the 37°C result.
4. 「リセット」を押して「温度」37°Cで少し分解させたあと、「温度」を 70°C に上げて酵素の形と表示を観察する。次に「温度」を 37°C に戻し、しばらく待って分解が再開するかを確かめる。Press "Reset", let some breakdown happen at "Temperature" 37°C, then raise "Temperature" to 70°C and watch the enzyme shapes and the display. Next set "Temperature" back to 37°C, wait a while, and check whether breakdown starts again.
5. 「リセット」を押し、「温度」37°Cで「アミラーゼ」を 1個、6個にして、それぞれ「経過時間」1:00 のときの「デンプン(残り)」を比べる。Press "Reset" and, at "Temperature" 37°C, set "Amylase" to 1 and then 6, comparing "Starch left" at "Time" 1:00 in each case.

3確かめようCheck

1. デンプンは分解されるとき、どのように変わっていきましたか。ブドウ糖1個ずつにばらばらになりましたか。How did the starch change as it was broken down? Did it fall apart into single glucose units?→ 鎖の端から2個ずつ切り取られ、鎖が短くなりながらピンクの麦芽糖（2個分）がふえていった。1個ずつのブドウ糖にはならなかった（48単位のデンプンからは最大24分子の麦芽糖ができる）。Two units at a time were cut off the end of a chain, so the chains got shorter while the number of pink maltose molecules (2 units each) grew. It never broke into single glucose units (48 units of starch can give at most 24 maltose molecules).
2. 5:00 まで進めたあと、アミラーゼの数や形は変わっていましたか。After fast-forwarding to 5:00, had the number or shape of the amylase molecules changed?→ アミラーゼは3個のまま「正常」で、形も変わらず、何度もデンプンの鎖を切り続けていた。There were still 3 amylase molecules, all "normal" and unchanged in shape, and they kept cutting starch chains again and again.
3. 5:00 の時点の「デンプン(残り)」は、37°C・20°C・5°C でそれぞれどのくらいでしたか。At 5:00, roughly how much "Starch left" was there at 37°C, 20°C and 5°C?→ 37°Cでは残り約0〜20%まで減ってほとんど分解され、20°Cでは約40〜80%が残って37°Cより明らかに遅く、5°Cでは100%のままでほとんど進まなかった（分子の動きは乱数なので、毎回の数値はかなりばらつく）。At 37°C it fell to about 0–20%, so almost all was broken down; at 20°C about 40–80% remained, clearly slower than at 37°C; at 5°C it stayed at 100% and almost nothing happened (molecular motion is random, so the numbers vary quite a lot between runs).
4. 70°Cにしたあと 37°C に戻すと、分解は再開しましたか。After heating to 70°C and returning to 37°C, did the breakdown start again?→ 70°Cにするとアミラーゼのくぼみがつぶれて「すべて変性」と表示され、分解が止まった。37°Cに戻しても「デンプン(残り)」の割合は変わらず、分解は再開しなかった。「リセット」で新しい酵素にすると再びはたらいた。At 70°C the amylase pockets collapsed, the display showed "all denatured", and breakdown stopped. Back at 37°C the "Starch left" percentage did not change, so breakdown did not restart. Only after "Reset" (new enzymes) did it work again.

4考えようThink further

1. ヒトの消化酵素が 37°C 付近でよくはたらくことは、からだのしくみとどのように関係していますか。また、高い熱が長く続くとからだにとってどんな問題があると考えられますか。How is the fact that human digestive enzymes work best around 37°C related to the body? And what problem might a long-lasting very high fever cause?→ ヒトの体温はほぼ37°Cに保たれているので、その温度で酵素が最もよくはたらき、消化がすばやく進む。体温が高くなりすぎると酵素などのタンパク質が変性して元に戻らず、からだのはたらきが損なわれるおそれがある。Human body temperature is kept at about 37°C, so enzymes work best at that temperature and digestion goes quickly. If body temperature gets too high, enzymes and other proteins can be permanently denatured, which could damage body functions.
2. アミラーゼの数を 3個から 6個にふやすと分解が速くなったのはなぜですか。Why did breakdown get faster when the number of amylase molecules was increased from 3 to 6?→ アミラーゼがデンプンの鎖にぶつかって結びついたときに分解が起こるので、酵素の数が多いほど一定時間にぶつかる回数がふえ、同時に切れる鎖もふえるから。Breakdown happens when an amylase molecule bumps into and binds to a starch chain, so with more enzymes there are more collisions in the same time and more chains can be cut at once.

よくある誤解Common misconceptions

• 「酵素は反応に使われて消費される」という考え。実際にはアミラーゼは反応の前後で形も数も変わらず、何度でもくり返しはたらく。The idea that an enzyme is used up in the reaction. In fact amylase is the same in shape and number before and after, and works over and over again.
• 「温度を高くするほど酵素のはたらきはよくなる」「冷やせば熱で失ったはたらきが戻る」という考え。はたらきは体温付近で最大で、約60°C以上で変性すると冷ましても元に戻らない。The idea that higher temperature always makes an enzyme work better, or that cooling restores an enzyme damaged by heat. Activity peaks near body temperature, and once denatured above about 60°C the enzyme does not recover when cooled.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)