平 成 29 年 度
試験問題(記述式)
理
科
(生物)
(注意) 解答はすべて別紙解答用紙の定められた欄に書くこと。
次の文章を読んで以下の設問に答えよ。
生物の生殖には無性生殖
⒜
と有性生殖とがあるが、有性生殖を行う生物の方がはるかに多い。では、なぜ進化の過程で多くの
生物が有性生殖を選んだのだろうか？
ヒトの性は、X染色体が１対存在すると女性になり、X染色体とY染色体が存在すると男性となる。このような性決定様式
はXY型と呼ばれる。これに対し、トンボや( ア )はXX染色体だと雌に、X染色体１つだけだと雄になる。この性決定様
式は( イ )と呼ばれる。これら以外にも生物によって性決定様式は異なる。この染色体の違いが性の 化にどのように繫が
るのだろうか。ヒトの場合、Y染色体上に存在する( ウ )遺伝子が発生８週齢頃に性腺原基を精巣形成へと誘導する。この
遺伝子が無ければ、８週齢頃には変化がなく 12週齢頃に自動的に性腺原基は卵巣形成へと 化する。性腺原基は(ウ)遺伝子が
なければすべて卵巣に誘導されると えられている。性腺が決まると、それぞれの性腺から男性ホルモンまたは女性ホルモン
が 泌され、内性器
⒝
や外性器
⒞
が男性型か女性型へ誘導される。近年、ヒトを含めた高等生物では、雄様行動をとるか、雌様行
動をとるか、を決める脳にも男性脳と女性脳のあることが解ってきた。ヒトでは発生 20週齢頃から、男性ホルモンがあれば男
性脳へ、無ければ女性脳へと 化すると えられているが、未だわからないことも多い。
ここまでは新生児の性 化に過ぎず、このままではまだ生殖機能は作動できない。思春期前頃になると、脳下垂体前葉から
( エ )が、副腎皮質からホルモンDHEA が、それぞれ 泌量を増加し生殖機能を育成・発達させる。女児では 12歳前後に
初潮が、男児では 14歳前後に精子成熟がなされ、生物学的には一応生殖可能となる。それでもまだ、社会学的には未熟である。
生物学的段階だけでも、生殖機能が成熟するまでにこれだけ多くの過程が必要であり、これら細部のどこか一つでも不成功
におわると正常な生殖機能は果たせない。これほど複雑になってまでも、進化の過程で有性生殖が選ばれてきたのは、次の２
つの生物学的に重要な 命を果たすためであると えられている。１つは、( オ ) 裂
⒟
時に( カ )を起し、配偶子遺伝子
に多様性
⒠
を持たせること、また、２つ目は、個体一生の間に放射線やフリーラジカルなどによる障害を受けたDNAを(オ) 裂
によって棄却し、DNAの若返りを果たすことである。ここに、 有性 の生物学的意義が認められ、進化の過程で優勢に至っ
た理由がある。
（注： DHEA：Dehydroepiandrosterone、デヒドロエピアンドロステロン）
問１ 文中の下線部(a)の「無性生殖」にはどのようなものがあるか、３つ答えよ。
問２ 文中の空欄（ア）内に入る生物を下記より１つ選択せよ。
(あ)カイコガ (い)ショウジョウバエ (う)バッタ (え)メダカ (お)ヘビ
問３ 文中の空欄(イ)∼(カ)内に適切な語句を記入せよ。
問４ 文中の下線部(b)について、女性の器官名を２つ挙げよ。
問５ 文中の下線部(c)について、男性の器官名を２つ挙げよ。
問６ 文中の下線部(d)は、女性配偶子の場合は、どの段階でこの 裂を完了するのか述べよ。
問７ 文中の下線部(e)に示された「多様性」について、(カ)を起こさないとすると母サイドで作られる配偶子の染色体の組み
合わせはヒトの場合理論上何通りあるか。
（ページ数)
次の文章を読んで以下の設問に答えよ。
駅で停車中の電車に乗り、窓から向かいの電車を見ていると、向かいの電車が発車したのに、自 の乗っている電車が逆方
向に発車したと感じ、ハッとするときがある。これは視覚に関する錯覚である。飛行機の離陸時に飛行機自体の離陸角度より
高い角度で離陸したと感じる。これは離陸時の加速度による錯覚である。戦闘機パイロットが戦闘訓練中、いろいろな方向へ
⒜
機体の旋回を繰り返すと、旋回運動で生じる加速度が加わり、空間におけるパイロット自身の位置・方向・姿勢を正確に認識
できないときがある。ヒトの空間における位置・方向・姿勢を司る感覚に視覚、平衡感覚、( ア )
⒝
等が存在する。
平衡感覚は内耳に存在する前 と( イ )で司る。前 は平衡感覚のうち体の傾きを感じる機能を持ち、(イ)の基部の膨ら
んだ部 に位置し、内部には感覚毛を持った有毛細胞の上に( ウ )でできた平衡石（耳石）が乗っている。体が傾き始める
と、平衡石が動き、続いて感覚毛が動いて有毛細胞を刺激する。一方、(イ)は前 につながる半円状の管で、３個の(イ)が直
する面に配置されている。(イ)は前 と異なる平衡感覚を持ち、半円状の管の中で( エ )が流れることにより有毛細胞が
刺激され、体の回転を感知する。
この２つの平衡感覚器から出された情報は眼球の動きと連動することがよく知られている。例えば、ヒトが椅子に座った状
態で不意に頭を水平方向に回転させられる（椅子を回転させる）と、内耳の(イ)がその回転を感知し、情報が脳幹の神経系に
伝達され、眼球は頭の回転と逆方向に回転し、視線の方向を対象物体に対して一定に保つ。これを図１のごとくに詳しく示す
と、頭が左へ水平回転する（水平面上で反時計回り）と、左内耳に存在する３個の(イ)のうちの１つである水平方向の回転を
感知する(イ)の有毛細胞が反応し、( オ )ニューロンが興奮する
⒞
。(オ)ニューロンはＡニューロン（図 1-Ａ）に興奮性に結
合し、ニューロン活動を( カ )させる。Ａニューロンには興奮性と抑制性のものがあり、( キ )性のＡニューロンは反対
側（右側）のＢニューロン［図 1-Ｂ、眼球を外側に動かすＣ筋（図 1-Ｃ）を支配する］に結合し、ニューロン活動を( ク )
させる。また、( ケ )性のＡニューロンは同側（左側）のＢニューロンに結合し、ニューロン活動を( コ )させる。さら
に反対側（右側）の(キ)性Ｂニューロンは同側（左側）のＤニューロン［図 1-Ｄ、眼球を内側に動かすＥ筋（図 1-Ｅ）を支配
する］に結合し、ニューロン活動を( サ )させる。同側（左側）の(ケ)性Ｂニューロンは反対側（右側）のＤニューロンに
結合し、ニューロン活動を( シ )させる。右内耳の(イ)の刺激による各々のニューロン反応
⒟
と協調して、両眼球はともに
⒠
右
に回転する。
上記
⒡
はもっとも単純化された平衡感覚と眼球運動の連動であるが、現実には様々な要素が混在し複雑である。近年、油井宇
⒢
宙飛行士が国際宇宙ステーションに長期滞在するなどしたおりには地上では有り得ない環境のため、空間における位置・方向・
姿勢の平衡障害が生じている。
問１ 文中の(ア)∼(シ)に適切な語句を記入せよ。ただし、(カ)(ク)(コ)(サ)(シ)には増加あるいは減少の語句が入る。
問２ 文中の下線部(a)はなぜ起こるのか、その理由を答えよ。（20字以内）
問３ 文中の下線部(b)の１つである骨格筋内に存在し、ヒトの体の姿勢に関連する受容器の名称は何か。また、このような受
容器を何受容器と呼ぶか。（各々５字以内）
問４ 文中の下線部(c)に関して３つの問いに答えよ。
⑴ 次の文中の空欄(ス)∼(ツ)に適切な語句を記入せよ。(イ)(エ)(オ)は本文中のものと一致する。
図２は有毛細胞と(オ)ニューロンの活動電位について示し、有毛細胞と(オ)ニューロンの神経終末との間の伝達は
シナプス伝達である。(イ)内の(エ)の移動により感覚毛の生えている面に水平な力で不動毛から動毛の方向に感覚毛
が屈曲されるとき、(エ)内に存在する( ス )イオンの有毛細胞内流入によって有毛細胞に( セ )が起こり、有毛
細胞は( ソ )を起こす。この(ソ)によって( タ )イオンが有毛細胞内に流入し、細胞内に存在する( チ )から
神経伝達物質が放出される。逆向きの屈曲では( ツ )をきたす。このようにして(オ)ニューロンに活動電位が生じ
る。
⑵ ⑴の文章を参 にして、図２のFとG部の破線内に活動電位を書き込み、(オ)ニューロンの活動電位図を完成させよ。
⑶ ⑵のような情報の変換を何と呼ぶか。
e
用しているか。（20字以内）
問７ 文中の下線部(f)の回転を一定時間持続した後、回転を急に止めると、体の回転が持続している様に感じる。その理由を
述べよ。（20字以内）
問８ 文中の下線部(g)に関して「油井宇宙飛行士」が国際宇宙ステーションに到着した直後の平衡感覚に及ぼす影響について
推測せよ。（20字以内）
図 1 頭が左へ水平回転するときのニューロン反応と眼球の動き（上からみた図)
図２ 有毛細胞と(オ)ニューロンの活動電位 眼球の回転
眼球 Ｅ
Ｃ
Ｄ
Ｂ
興奮性ニューロン 抑制性ニューロン
頭の回転
(オ)ニューロン
左側
右側
Ａ
眼球の回転
Ｅ 眼球
Ｃ
Ｄ
Ｂ
Ａ
頭の回転
(オ)ニューロン
有毛細胞
動毛：１本の 特に長い感覚 毛
不動毛
(ソ) (ツ)
有毛細胞 の膜電位
静止膜電位
(オ)ニュー ロンの活動 電位
Ｆ
Ｇ
次の文章を読んで以下の設問に答えよ。
被子植物では、種子の発芽により新しい芽が発生し、新たに光合成を始めるまで、栄養と環境の両面から胚発生を支える様々
な工夫が見られる。重複受精により胚を栄養する細胞が作られ、また種子や果実の形成が胚発生と同時に進行する
⒜
。図 1に示
すように、被子植物の胚珠内の( ア )は不等 裂を行い、大きさの異なる基部細胞と頂端細胞になる。大きな基部細胞は一
方向の 裂を繰り返して胚柄となり、母体植物から胚に栄養を運ぶ通路を作る。また基部細胞由来の細胞のうち、胚に接する
部位の細胞のみが胚の一部に取り込まれ、将来根端の静止中心
⒝
や平衡細胞（コルメラ細胞）となり、根端の伸長に重要な役割
を果たす。一方、小さな頂端細胞は、盛んに 裂して胚の大部 を形成するようになる。胚発生では、茎頂と根端を結ぶ上下
の方向性（頂端―基部軸）が決定し、成長のための茎頂 裂組織と根端 裂組織が形成される。胚形成が進む間、重複受精で
(ア)とともに生じた( イ )細胞は 裂し栄養を蓄えた(イ)を形成する。胚珠の珠皮は種子を覆う堅い( ウ )となり種子の
中味を保護する。また果実を作る植物種では、胚珠を囲んでいた子房壁は果実の( エ )となる。種子成熟の最後に栄養に囲
まれた胚は休眠に入り、次世代の植物体を育む準備が整う。
土中に蒔かれたエンドウなどの双子葉植物の種子は、吸水により膨張し(ウ)が破れ、休眠により停止していた代謝が活性化
して成長が再開される。発芽で最初に種子から出てくる( オ )は重力屈性により地中を下向きに伸長し、横方向にも枝 か
れを作って芽生えのための力の支えとなる。続いて大きな( カ )の着いた、芽生えの先端である( キ )を物理的障害から
保護しつつ土中から持ち上げるため、図 2のように胚軸部 が鉤状に屈曲した形（フック）が形成され、まずフックが土を押
し けて地上に出現する。成長とフックの巧みな組み合わせにより大きな(カ)が地上へ引き上げられる
⒞
と、光の刺激により
⒟
フッ
クはまっすぐになり、2枚の(カ)が上を向いて開いて(キ)が現れる。本葉が形成され光合成が開始されると、ここまでの発芽と
成長を栄養し支えてきた(カ)はしなびてしまう。こうして新しい世代の植物体の本格的な成長が始まる。
問１ 文中の(ア)∼(オ)に適切な語句を記入せよ。
問２ 文中の(イ)(ウ)(カ)の組織の核相をn、2n、3nのいずれかで答えよ。またこの中で重複受精の花 に由来する染色体を
含む組織を全て選び、記号で答えよ。
問３ 下線部(a)について、図 1はシロイヌナズナの胚発生の模式図である。ただし、( )内の記号は本文中のものと一致する。
図中の部位(イ)(オ)(カ)(キ)の説明として適切なものを以下の(あ)∼(え)より選び記号で答えよ。
(あ) 茎頂 裂組織を含む。
(い) 根端 裂組織を含む。
(う) 発芽から光合成の開始までの間に われる栄養を蓄えている。
(え) 胚発生に われる栄養を蓄えているが、発芽前に急激に消費され縮小する。
問４ 下線部(b)の「静止中心」の組織の特徴と根端伸長における働きを簡潔に答えよ。（40字以内）
問５ 下線部(c)について、マメ科の植物の発芽で(カ)と(キ)が地上に出るメカニズムを明らかにするための実験を行った。地
上に現れた胚軸の表皮組織に小さな目印x（■）を固定した。(カ)と胚軸（白い部 ）の境界線をm（矢印）、フックの曲
部中央の位置をc（★）とした。芽の成長に伴う、ｘ、mとcの位置関係の変化を、同じ時間間隔の時点t、t、tで追跡
すると、図 2のような結果となった。
⑴ ｘ∼ｍ間の距離の時間変化より判明することを簡潔に答えよ。（20字以内）
⑵ ｘとc、c、cの位置関係を見ると、フックの位置は(カ)(キ)の近傍に保たれ、実際に屈曲している組織は芽の成長
と共に徐々に変化していることが示された。もし屈曲する組織がtから変化しなかった場合、tでの芽の状態を予想し
模式図を描け。そのときx、m とcの位置を明確に描き入れること。
⑶ ⑵の予想を踏まえ、芽生えを地上に出す上で、フックの位置を(カ)(キ)の近傍に保つ利点を説明せよ。（100字以内）
胚珠
(イ)細胞 珠皮
形成途中の種子
(ア)頂端細胞
胚柄
基部細胞
(イ)
(ウ)
(カ)
(キ)
胚軸
(オ)
図１ シロイヌナズナの胚発生
図２ 双子葉植物（マメ科）の発芽の経時観察 (カ)m x
c
胚軸
t
t
xt
c m
m c
次の文章を読んで以下の各設問に答えよ。
生物の遺伝的な変異は、突然変異によって生ずる。突然変異には、DNAの塩基配列に変化が生ずるもの
⒜
と、染色体の数や
⒝
構
造に変化が生ずるものがある。生殖細胞の染色体やDNAに突然変異が生ずると、それが受精を通して次世代に伝えられる。生
物の集団の遺伝を えるとき、その遺伝子頻度に関する え方は、以下に示す３つがよく知られている。
通常、遺伝子に突然変異が起きた個体（変異型）は生存していくのが不利になることが多く、ほとんどの場合、子どもを産
む年齢に達する前に死んでしまうか、子どもを産んでもその系統は数世代のうちに絶えてしまう。しかし、まれに変異型が生
き残り、野生型よりも子どもを多く残すことがある。このような状況では、変異型が集団全体に拡がることになる。その結果、
これまでは野生型で占められていた集団が、変異型で占められるようになる。このように、生存や繁殖に及ぼす影響が対立遺
伝子間で異なる場合、相対的に生存に不利な対立遺伝子が消えていったり、相対的に有利な対立遺伝子が集団内に広まったり
することを( ア )
⒞
という。このような え方は、チャールズ・ダーウィンによって提唱された。
ある地域に生息する同種の集団内に存在するすべての対立遺伝子を( イ )と呼ぶ。(ア)とは無関係に、個体にとって有利
でも不利でもない突然変異が(イ)のなかで起こることがある。同じ生物集団内で特定の対立遺伝子の遺伝子頻度が、偶然性に
左右されて変動する現象を( ウ )
⒟
というが、この(ウ)の現象によって、有利でも不利でもない突然変異の形質が集団内に定
着することがある。このような え方は( エ )として木村資生
⒠
によって提唱された。
ところで、いま集団内にAとaの２つの対立遺伝子があるとしよう。このとき、対立遺伝子Aの遺伝子頻度をp、対立遺伝
子aの遺伝子頻度 をqとすると、p＋q ＝ 1である。この集団が作る次世代の個体群では(pA＋qa)＝p AA＋2pqAa＋q aa
となり、遺伝子型の割合はAA：Aa：aa＝p ：2pq：q となる。この世代の対立遺伝子Aの頻度はp ＋pq＝p(p＋q)＝p、
対立遺伝子aの頻度はpq＋q ＝q(p＋q)＝q となり、遺伝子頻度の割合はA：a＝p：qなので前世代と同じになる。対立遺
伝子の遺伝子頻度が世代を経ても変化しない集団は遺伝子平衡の状態にある。これは、ハーディー・ワイン
⒡
ベルグの法則とし
て知られている。
問１ 空欄(ア)∼(エ)に当てはまる適切な語句を記せ。
問２ 突然変異のうち、下線部(a)に示された「DNAの塩基配列に変化が生ずるもの」の名称を３つ記せ。
問３ 突然変異のうち、下線部(b)に示された「染色体の数や構造に変化が生ずるもの」の名称を３つ記せ。
問４ 下線部(c)に示された(ア)の例として、オオシモフリエダシャクの工業暗化が知られている。どのような要因が働いて工
業暗化が起きたか。⑴環境変化、および⑵捕食者との関係の変化について説明せよ。(各50字以内)
問５ 下線部(d)に示された(ウ)の具体的な事例として、アメリカ先住民の血液型はO型が多いことが知られている。これは、
約２万５千年前から約１万年前の氷期に陸続きであったベーリング海峡を渡ってユーラシア大陸からアメリカ大陸に移動
した祖先の小集団で、O型のヒトの割合が多くなったためと えられている。このように、移動などによって大きな集団
から少数の個体が離れて新しい集団を形成する場合、その過程で新しい集団の遺伝子頻度は元の集団のものと大きく異
なったものになることがある。この現象を何と呼ぶか。
問６ 下に示すように、あるタンパク質を構成するアミノ酸の１個を指定するmRNAの塩基配列の一部（四角囲み）が、DNA
の突然変異によって変化することがある。下線部(e)の木村資生によって提唱された(エ)によれば、このような突然変異は
形質に現れないので、生存にとって有利にも不利にも働かない。その理由は何か。表１の遺伝暗号表を参 にして、関連
するアミノ酸の名称を含めて答えよ。（30字以内）
mRNAの塩基配列の一部
CAGGCA ACG GAC CAGGCA ACA GAC
野生型 変異型
問７ 下線部(f)に示したハーディー・ワインベルグの法則が、ある生物集団において成り立つ条件はいくつかある。そのうち
表１ 遺伝暗号表 G A U U UUU UUC
フェニル アラニン
UUA
UUG ロイシン
CUU CUC CUA CUG
ロイシン
AUU AUC AUA
イソロイシン
AUG メチオニン(開始コドン) C
UCU UCC UCA UCG
セリン
CCU CCC CCA CCG
プロリン
ACU ACC ACA ACG
トレオニン
A
UAU
UAC チロシン UAA
UAG (終止コドン)
CAU
CAC ヒスチジン CAA
CAG グルタミン
AAU
AAC アスパラギン AAA
AAG リシン
G
UGU
UGC システイン UGA(終止コドン)
UGGトリプトファン
CGU CGC CGA CGG
アルギニン
AGU
AGC セリン AGA
AGG アルギニン U C A G U C A G U C A G １ 番 目 の 塩 基
C
GUU GUC GUA GUG
バリン
GCU GCC GCA GCG
アラニン
GAU
GAC アスパラギン酸 GAA
GAG グルタミン酸
GGU GGC GGA GGG
グリシン
U C A G
２番目の塩基
