12月3日実施
以下の 1 から 29 にあてはまる最も適切な答えを各解答群から1つ選 び,解答用紙(マークシート)にマークせよ。ただし,同じ番号をくり返し選んでもよ い。数値を選ぶ場合は最も近い値を選ぶものとする。
!
図のように,水平右向きにx軸,鉛直上向きにy軸をとった 鉛 直 平 面 が あ る。 点P(H,H)にある質量2mの小球Bをめがけて,原点Oにある質量mの小球Aを 大きさv0の初速度で投げ出した。Aを投げ出したと同時にBを静かにはなして自由落 下させたところ,2つの物体は点Qで衝突した。Aを原点Oから投げ出した時刻を t=0とする。また,重力加速度の大きさをgとし,空気抵抗は無視できるものとする。ただし,AとBはこの平面内でのみ運動をおこなう。
x y
P
A
B
Q
O
H
H v0
! 投げ出されたAが,点Pの真下の点を通過する時刻は 1 である。このと きのAのy座標は 2 である。よって,y>0の領域でAが自由落下している Bに衝突するためには,v0は 3 ×!gH より大きい必要がある。
"
#解答番号 1 ∼ 29 $%
1 の解答群
" !33H
v0 # ! 2H
2v0 $ H
v0 % ! 2H
v0 & ! 3H
v0
' !3v0
3H ( !
2v0
2H )
v0
H * !
2v0
H ! !
3v0 H
2 の解答群
" H−gH 2
4v02 # H− gH2
3v02 $ H− gH2
2v02 % H− 2gH2
3v02
& H−3gH 2
4v02 ' H
− gH2
v02 ( H
−4gH2
3v02 ) H
−3gH2 2v02
* H−2gH 2
v02 ! H− 3gH2
v02
3 の解答群
" 13 # 12 $ !33 % !22 & 1
' !2 ( !3 ) 2 * 3
3 Bに 衝 突 す る 直 前 のAの 速 度 のy 成 分 は0で あ っ た。こ の と き,v0は 4 ×!gH であり,点Qのy 座標は 5 ×H である。また,衝突する 直前のBの速度の大きさは 6 ×!gH である。衝 突 す る 直 前 にAとBが 持っていた運動エネルギーの和は 7 ×mgH である。
衝突後,AとBは一体となって運動した。一体となった物体の衝突直後の速度の 大きさは 8 ×!gH である。よって,衝突によって失われた運動エネルギー
は 9 ×mgH となる。
4 ∼ 9 の解答群
" 14 # 13 $ 12 % !33 & 23 ' !22
( !35 ) 1 * 23!3 ! !26 + !2 , 43
- !102 . !3 / 3
2 0 2 1
5
!
図のように,xy平面上の原点Oからa〔m〕の距離にある2点A(−a,0)〔m〕, B(a,0)〔m〕にそれぞれ +4Q〔C〕,−Q〔C〕(Q>0)の点電荷が固定されている。 また,点C(0,!3a)〔m〕とする。クーロンの法則の比例定数をk〔N・m2/C2〕として, 無限遠点を電位の基準にとる。y〔m〕
C(0, 3a)
−q
P θ
x〔m〕
A(−a,0) O B(a,0) E D
+4Q −Q
(速さが0)(速さが最大)
EB
E
EA
! 原点Oでの 電 場 の 強 さ は 10 × kQ
a2〔N/C〕で あ る。点Aの 電 荷 に よ る 点Cで の 電 場 E"!A の x 成 分 は 11 ×
kQ
a2〔N/C〕で あ り,y 成 分 は 12 × kQ
a2〔N/C〕である。点Bの電荷による点Cでの電場 "!
EBも同様にして
! 求めることができる。点Aと点Bにある2つの点電荷が点Cにつくる電場E は,
! それぞれの点電荷がつくる電場E"!A,
"!
EBを合成したものとなるので,E=
"! EA+
"! EB
!
と表すことができる。よって,図のようにE とx 軸とのなす角をθ とおくと,
tanθ= 13 で あ る。ま た,xy平 面 上 で 点Aと 点Bに あ る2つ の 点 電 荷 に
よってつくられる電場の強さが0N/Cとなる点の座標は"$ 14 , 15 #%〔m〕
10 ∼ 13 の解答群
" 0 # 13 $ !53 % !55 & 12
' !33 ( !35 ) !23 * 1 ! 35!3
+ !25 , 23!3 - 35!5 . 23!5 / !3
0 !5 1 3 2 5
14 と 15 の解答群
" −4a # −3a $ −2a % −43a & −a
' −4
5a ( −
1
3a ) −
1
5a * 0 !
1 5a
+ 13a , 4
5a - a .
4
3a / 2a
0 3a 1 4a
3 x軸上を原点Oから正の方向に十分はなれた点に,質量m〔kg〕,電気量 −q〔C〕 (q>0)の点電荷Pを静かに置いたところ,原点に向かって動きはじめた。ここで,
Pはx 軸上のみを運動するものとする。また,Pを置いた位置は原点Oより十分 に離れているので,電位は0Vとみなすことができるものとする。はじめ,Pは
16 , 17 , 19 の解答群
" 0 # 15 $ 13 % 25 & 12
' 35 ( 23 ) 1 * 32 ! 53
+ 2 , 5
2 - 3 . 5
18 の解答群
" !kqQma # ! 2kqQ
ma $ ! 3kqQ
ma % 2! kqQ
ma & ! 6kqQ
ma
' !kqQma2 ( ! 2kqQ
ma2 ) ! 3kqQ
ma2 * 2! kqQ
ma2 ! ! 6kqQ
+
図のようなxy平面をとり,y>0の領域は媒質1で,y<0の領域は媒質2で満たさ れているとする。この平面内を,波が媒質1の中の点Aから媒質2の中の点Bへ進む 場合を考える。媒質1と2の中での波の速さはそれぞれv1とv2である。x L
媒質2 O
B −L
y
A
媒質1
x L
媒質2 θ1 θ2 O B −L y A
媒質1
O′ Δ
. 図/のように波が原点Oを通って点Aから点Bに到達したと仮定しよう。このと きの入射角はθ1,屈折角はθ2である。点Aのx座標を −L(ただし,L>0)とする。
点Aと点Oの間の長さAOは 20 であるから,点Aから原点Oまで進むため に必要な時間は 21 である。同様に,原点Oとx 座標がLの点Bの間の長さ OBは 22 であるから,波が原点Oから点Bまで進むために必要な時間は
23 である。
20 ∼ 23 の解答群
" L
sinθ1 #
L
cosθ1 $
L
sinθ2 %
L cosθ2
& L
v1sinθ1 '
L
v1cosθ1 (
L
v1sinθ2 )
L v1cosθ2
* v L
2sinθ1 ! L
v2cosθ1 , L
! 次に,図#のようにx軸上にx座標が∆の点O′を考え,波が点O′を通る可能性を
考える。ただし,!∆!はLに比べて十分小さいとする。点Aと点O′の間の長さAO′は
AO′=
"(L+∆)2+ 24 ×L2=L" 25 +
∆ L -/2+ ∆ L . 0
と 表 す こ と が で き る。次 に,∆ はLに 比 べ て 十 分 小 さ い こ と を 考 慮 す る と
AO′≒L
" 25 +2
∆
L となる。もう一度,∆ はLに比べて十分小さいことを
考慮するとAO′≒ L
sinθ1+ 26 ×∆ と近似できる。ただし,!x!が1よりも
十分小さい時に成り立つ近似式 !1+x≒1+12xを用いてもよい。同様に,点O′と 点Bの間の長さO′Bは
O′B=
"(L−∆)
2+ 27 ×
L2≒ L
sinθ2− 28 ×∆
となる。
点Aから出た波が点O′を通り点Bに達するために必要な時間と,図"のように 点Oを通って到達する時間の差は,
-/AO′v1
+O′B v2
.
0−-/ 21 + 23 .0
である。この差が∆ によらずゼロになるとき,v1,v2,θ1,θ2の間に関係 29
が成り立つ。
24 ∼ 28 の解答群
" sinθ1 # cosθ1 $ tanθ1 % 1
sin2θ1 &
1
cos2θ1 '
1 tan2θ1
( sinθ2 ) cosθ2 * tanθ2 ! 1
sin2θ2 +
1
cos2θ2 ,
1 tan2θ2
29 の解答群
" sinθ1 v12 =
sinθ2
v22 #
sinθ1
v1 = sinθ2
v2
$ sinθ1 v2
= sinθ2
v1 %
sinθ1
v22
!
次の文章を読み,空欄 1 ∼ 13 にあてはまる最も適切なものを,それ ぞれの解答群から一つ選び,解答欄にマークせよ。ただし,同じものを繰り返し選んでもよい。計算は4桁で行い,四捨五入して有効数字3桁で答えよ。原子量はLi=6.94,
N=14.0,O=16.0,Na=23.0,K=39.1,Rb=85.5,Cs=133とする。
〔1〕 溶液の質量パーセント濃度とは 1 に対する 2 の割合を百分率
(%)で表した濃度である。溶液のモル濃度〔mol/L〕とは1Lの 3 に溶け
ている 4 を表した濃度である。
1 , 2 , 4 に対する解答群
! 溶質の質量〔g〕 " 溶媒の質量〔g〕 # 溶液の質量〔g〕 $ 溶媒の体積〔L〕 % 溶液の体積〔L〕 & 溶質の物質量〔mol〕 ' 溶媒の物質量〔mol〕
3 に対する解答群
! 溶 質 " 溶 媒 # 溶 液 (
)解答番号 1 ∼ 42 *+
〔2〕 塩化ナトリウムは水によく溶ける。このとき,塩化ナトリウムは完全に電離し,水
分子中のわずかに正の電荷を帯びた 5 が塩化物イオンと引き合い,わずかに
負の電荷を帯びた 6 がナトリウムイオンと引き合っている。一方,グルコー
ス(ブドウ糖)も水によく溶ける。このとき,水分子中の 5 が,グルコース
分子中のヒドロキシ基の 7 と引き合っている。希薄な塩化ナトリウム水溶液
(水溶液A)と,希薄なグルコース水溶液(水溶液B)があり,それらの質量モル濃
度が等しい場合,大気圧における水溶液Aの沸点上昇度を∆TA〔K〕,大気圧におけ
る水溶液Bの沸点上昇度を∆TB〔K〕とすると,∆TA:∆TBは 8 となる。
5 ∼ 8 に対する解答群
! 水素原子 " 酸素原子 # 4:1 $ 3:1 % 2:1 & 1:1 ' 1:2 ( 1:3 ) 1:4
〔3〕 固体の溶解度は,溶媒100gに溶ける溶質の最大限の質量〔g〕の値で表される。
表は,ある固体Xの水に対する溶解度を示す。この固体Xは,あるアルカリ金属M
の陽イオンM+と硝酸イオンNO3−のみからなる結晶であり,水和水をもたない。ま
た,固体Xは,水に溶解すると完全に電離する。
温度〔℃〕 10 20 30 40 50 60 80
溶解度 22.0 31.6 45.6 63.9 85.2 109 169 表 固体Xの水に対する溶解度
* 20℃において固体Xの飽和水溶液を調製した。このとき,溶液の質量パーセント 濃度は 9 %である。この飽和水溶液658gに 10 gの固体Xを加え, よくかき混ぜつつ少しずつ加熱しながら様子を観察した。すると,温度の上昇とと
もに固体Xは徐々に溶解していき,50℃になったとき全て溶解し,飽和水溶液に
なった。その後,この溶液をゆっくりと冷却していくと固体Xが析出しはじめた。
そのまま30℃まで冷却し,十分な時間その温度を保ったところ, 11 gの
9 に対する解答群
" 3.16 # 9.00 $ 18.0 % 22.0 & 24.0 ' 31.6 ( 45.6 ) 54.4 * 68.4
10 に対する解答群
" 22.0 # 53.6 $ 80.4 % 107 & 162 ' 214 ( 268 ) 316 * 321
11 に対する解答群
" 45.6 # 73.5 $ 85.2 % 91.5 & 147 ' 198 ( 268 ) 316 * 435
+ 20.2gの固体Xを水に溶解し,得られた水溶液を大気圧1.01×105
Paにおいて よくかき混ぜながらゆっくりと加熱していったところ,純水の沸点よりも2.06K
だけ高い温度で沸騰した。このとき,固体Xは完全に溶解しており,溶液の質量は
120.2gであった。水のモル沸点上昇は0.515K・kg/molであることから,100gの 水に溶解している固体Xの物質量を求めると 12 molであった。この物質量
をもとに固体Xの式量を計算した結果,アルカリ金属Mは 13 であると判
断した。
12 に対する解答群
" 0.100 # 0.200 $ 0.400 % 0.530 & 1.00 ' 1.06 ( 2.00 ) 2.12 * 4.00 ! 4.24
13 に対する解答群
%
次の文章を読み,空欄 14 ∼ 25 にあてはまる最も適切なものを,それ ぞれの解答群から一つ選び,解答欄にマークせよ。〔1〕 水素は, 14 に存在する質量の割合が最も大きい元素であり,水や有機化合
物の構成元素として重要である。天然に存在する水素原子は,原子核が陽子1個から
なる1Hが大部分を占めるが,陽子1個と中性子1個からなる2Hや陽子1個と中性
子2個からなる3Hも少量存在し,これらのうちで質量数が2のものは 15 と
呼ばれる。
単体の水素H2は,実験室では, 16 に希硫酸を加えたり, 17 に水
酸化ナトリウム水溶液を加えたりして発生させる。工業的には, 18 を触媒に
用いて,石油や天然ガスを高温の 19 と反応させて製造している。H2は,常
温で比較的安定であるが,単体の 20 とは低温・暗所でも爆発的に反応する。
また,H2は,光がある状態では常温で単体の 21 と激しく反応する。水素吸
蔵合金は,低温で水素を吸蔵し,高温で水素を放出する性質をもつ。デジタルカメラ,
ハイブリッド自動車などに使われている 22 は水素吸蔵合金を 23 に用
いている。
14 に対する解答群
! 海 水 " 人 体 # 宇 宙 $ 地 殻
15 に対する解答群
! 塩化水素 " 重水素 # 三重水素 $ 炭化水素
16 に対する解答群
! 亜 鉛 " 金 # 銅 $ 白 金
17 に対する解答群
18 に対する解答群
! 塩化アルミニウム " 酸化マンガン(Ⅳ)
# 酸化バナジウム(Ⅴ) $ ニッケル
19 に対する解答群
! 塩 素 " 窒 素 # 水蒸気 $ 二酸化炭素
20 に対する解答群
! ネオン " 鉄 # フッ素 $ リチウム
21 に対する解答群
! 塩 素 " 臭 素 # ヨウ素 $ アルゴン
22 に対する解答群
! 酸化銀電池 " 鉛蓄電池 # ニッケル・水素電池
$ ニッケル・カドミウム電池
23 に対する解答群
〔2〕 水溶液の酸性の強さは,水素イオン濃度[H+]で示されるが,この値は広い範囲
で変化するため,大小をわかりやすく表したものを水素イオン指数(pH)という。
pHと[H+]の関係はpH= 24 で表される。たとえば,0.1mol/L酢酸水溶 液(電離度0.01)のpHは 25 となる。
24 に対する解答群
! −log10[H1+] " log10[H1+] # 14−log10[H1+]
$ 14+log10[H1+] % [H1+] & [H+]2
25 に対する解答群
+
次の文章を読み,空欄 26 ∼ 33 にあてはまる最も適切なものを,それ ぞれの解答群から一つ選び,解答欄にマークせよ。ただし,同じものを繰り返し選んでも よ い。ま た,原 子 量 は,H=1.00,C=12.0,N=14.0,O=16.0,Na=23.0,
Cl=35.5とする。計算は4桁で行い,四捨五入して有効数字3桁で答えよ。
〔1〕 アルカンは分子式CnH
26 (n=1,2,3,…)で表される化合物群の総称であ
る。このような,同じ一般式で表される化合物群を 27 という。アルカンは,
空気中で完全燃焼すると,二酸化炭素と 28 になる。
26 に対する解答群
" n # n+1 $ n+2 % n+3 & n+4 ' 2n ( 2n+1 ) 2n+2 * 2n+3 ! 2n+4 , 3n - 3n+1 . 3n+2 / 3n+3 0 3n+4
27 に対する解答群
" 同位体 # 同素体 $ 同族体 % 異性体
28 に対する解答群
〔2〕 ニトロ ベ ン ゼ ン は,常 温・常 圧 で 29 で,水 よ り も 密 度 が 30 。
31 と濃塩酸を用いてニトロベンゼンを 32 し,さらにその水溶液に水
酸化ナトリウム水溶液を加えるとアニリンが生じる。アニリンを原料として,染料の
もとになるp ヒドロキシアゾベンゼン(p フェニルアゾフェノール)を合成するこ
とができる。0.930gのアニリンをジアゾ化し,塩化ベンゼンジアゾニウムを調製し
た。調製した塩化ベンゼンジアゾニウムを正確に半分取り,それをフェノールにした
後に,ナトリウムフェノキシドを得た。このナトリウムフェノキシドと,残りすべて
の塩化ベンゼンジアゾニウムを反応させたところ, 33 gのp ヒドロキシア ゾベンゼン(p フェニルアゾフェノール)を合成できた。なお,すべての反応は完
全に進行したものとする。
29 に対する解答群 ! 固 体 " 液 体
30 に対する解答群 ! 小さい " 大きい
31 に対する解答群
! 過マンガン酸カリウム " ス ズ # 硫 酸
$ 酸化バナジウム(Ⅴ) % 二クロム酸カリウム & 硝 酸
32 に対する解答群 ! 酸 化 " 還 元
33 に対する解答群
!!!!
!!!!!
+
次の文章を読み,空欄 34 ∼ 42 にあてはまる最も適切なものを,それぞれの解答群から一つ選び,解答欄にマークせよ。ただし,同じものを繰り返し選んで
もよい。
C4H10Oの分子式で表される有機化合物は,立体異性体も区1別1す1る1と 34 種類 の異性体が存在する。この 34 種類の異性体のうち,ナトリウムと反1応1し1な1い1化
合物は 35 種類ある。この 35 種類の化合物は分子内に 36 をもつ。
一方, 34 種類の異性体のうち,酸化するとアルデヒドになり,さらに酸化する
と 37 になる化合物は 38 種類ある。
C4H10Oの分子式で表される化合物A,化合物B,化合物Cは,いずれもヒドロキシ
基があり,それぞれ互いに異性体の関係にある。化合物Aと化合物Bは,常圧で同一の
沸点をもち,酸化するとどちらも化合物Dになる。また,化合物A,化合物B,化合物
Dは,いずれもヨードホルム反応を示す。以上のことから,化合物Aと化合物Bは
39 に分類され,互いに 40 の関係にある。また,化合物Dは 41 に
分類される。一方,化合物Cは,酸化されにくいため, 42 に分類される。
34 , 35 , 38 に対する解答群
" 1 # 2 $ 3 % 4 & 5
' 6 ( 7 ) 8 * 9 ! 10
, 11 - 12 . 13 / 14 0 15
36 に対する解答群
" アミド結合 # エーテル結合 $ エステル結合 % 三重結合 & 二重結合
37 , 39 , 41 , 42 に対する解答群 " アミド # アルデヒド $ エーテル % エステル & カルボン酸 ' ケトン
40 に対する解答群
!
DNAの複製のしくみを表した下図とそれに対応する次の文章を読み,以下の各問い に答えよ。答えは各問いのそれぞれの解答群から最も適当なものを選び,解答欄にマークせよ。ただし,図と文中の同じ数字の は同じものを示す。
複製の方向
複製の方向
1
2 2 3
4
5 (ア)
(ウ)
(イ) 複製フォークの方向
図 DNAの複製のしくみ !
"解答番号 1 ∼ 41 #$
(A)核酸はDNAとRNAに大別される。DNA(B)は,ヌクレオチド鎖2本が互いに向かい あい,内側に突き出た塩基どうしが結合してできた二重らせん構造をしている。
(C)DNAの複製は, 1 という酵素によって,まずDNAの二重らせん構造の一 部分がほどかれて始まる(図)。この部分を複製フォークという。プライマーゼという
酵素が鋳型となるDNAのヌクレオチド鎖の塩基に相補的な塩基をもつ短いヌクレオチ ド鎖(ここではRNAを材料としたプライマー)を合成する。このプライマーがDNA
合成の開始点となり, 2 が新生鎖を伸長していく。 2 はDNA上を特
定の方向にしか進むことができないので,鋳型DNAを構成する2本鎖のうち一方のヌ クレオチド鎖には,DNAがほどけていく方向(複製フォークの方向)に連続的に新し
い鎖が合成されていく。この鎖を 3 という。もう一方のヌクレオチド鎖では逆
向きに新生鎖が合成される。つまり,DNAがほどけて1本鎖の部分がある程度長くな
ると, 2 がDNAのほどけていく方向とは逆方向に断片的に新生鎖を合成する。
できた断片は 4 という酵素によってすでにつくられた断片とつながれる。この
ように,断片がつくられながら不連続に複製される新生鎖を 5 という。DNA
複製の過程でつくられる 5 の断片は 6 フラグメントとよばれている。
問1 文中の に当てはまるものをそれぞれ1つ選べ。
〔解答群〕
" DNAポリメラーゼ # DNAヘリカーゼ $ DNAリガーゼ
% スプライシング & ラギング鎖 ' アンチセンス鎖
( リーディング鎖 ) センス鎖 * 岡 崎
問2 下線部(A)の基本構造を説明した次の記述のうち,正しいものはどれか。正し
い記述をすべて含む組みあわせを1つ選べ。 7
ア.DNAを構成する糖はデオキシリボースであり,RNAを構成する糖はリボー
スである。
イ.DNAやRNAのヌクレオチドを構成する糖の1′の炭素原子にはリン酸が結合 しており,5′の炭素原子には塩基が結合している。
ウ.ATPはアデニンとリボースが結合してできるアデノシンに,3つのリン酸が
結合したヌクレオチドである。
〔解答群〕
! アのみ " イのみ # ウのみ $ アとイ % アとウ & イとウ ' アとイとウ
問3 下線部(B)に関する次の記述のうち,正しいものはどれか。正しい記述をすべ
て含む組みあわせを1つ選べ。 8
ア.ヌクレオチドどうしが糖と塩基の部分で多数つながってできたのが,ヌクレオ
チド鎖である。
イ.ヌクレオチド鎖の一方の端はリン酸で,他方の端は糖である。
ウ.向かい合ったヌクレオチド鎖の相補的な塩基間の水素結合の数は,アデニンと
チミン間の方がグアニンとシトシン間よりも多い。
〔解答群〕
問4 下線部(C)について,DNA鎖には方向性があり,その末端は5′末端と3′末
端とよばれる。図中の(ア)∼(ウ)は,それぞれのDNA鎖の末端を表している。
当てはまる組みあわせとして正しいものはどれか。1つ選べ。 9
〔解答群〕
(ア) (イ) (ウ)
問5 あるタンパク質Xの一部のアミノ酸配列を調べたところ,フェニルアラニン・ トレオニン・プロリン・グルタミンの順に並んでいた。下の遺伝暗号表を参考にす
ると,この領域のアミノ酸配列に対応するmRNAの塩基配列として考えられるも のは何通りあるか。1つ選べ。 10
第2番目の塩基
ウラシル(U) シトシン(C) アデニン(A) グアニン(G)
U UUU
フェニルアラニンUCU UAU チロシン UGU システイン U C A G
UUC UCC
セリン UAC UGC
UUA
ロイシン UCA UAA(終止コドン)UGA(終止コドン)
UUG UCG UAG UGGトリプトファン
第 1 番 目 の 塩 基
C
CUU CCU CAU
ヒスチジン CGU U
C A G
第 3 番 目 の 塩 基 CUC
ロイシン CCC プロリン CAC CGC アルギニン
CUA CCA CAA
グルタミン CGA
CUG CCG CAG CGG
A
AUU ACU AAU
アスパラギン AGU セリン U C A G AUC イソロイシン ACC
トレオニン AAC AGC
AUA ACA AAA
リシン AGA アルギニン AUG(開始コドン)メチオニン ACG AAG AGG
G
GUU GCU GAU
アスパラギン酸GGU U
C A G GUC
バリン GCC アラニン GAC GGC グリシン
GUA GCA GAA
グルタミン酸 GGA
GUG GCG GAG GGG
表 遺伝暗号表
1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 3 2 3 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 2 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 3 3 2 3 3 5 4 1 5 2 5 4
〔解答群〕
" 3 # 9 $ 12 % 18
& 24 ' 36 ( 42 ) 48
* 64 ! 96 + 124 , 180
!
CO2固定に関する次の文章を読み,以下の各問いに答えよ。答えは各問いのそれぞ れの解答群から最も適当なものを選び,解答欄にマークせよ。カルビンらは,クロレラの培養液に放射性同位体の14
Cを含むCO2を与え,時間と ともに14
Cがどのような化合物に取り込まれていくのかを調べた。一定時間ごとにクロ レラの反応を熱アルコールで止め,14
Cを含む化合物をペーパークロマトグラフィーで 分離した。その結果,14
Cが取り込まれて 最 初 に 生 成 さ れ る 物 質 は,C3化 合 物 の 11 であった。詳しく調べると,CO2はまず,C5化合物の 12 と結合して
炭素数6の化合物になるが,この分子はすぐに2つに分かれて,2分子の 11 に
なることがわかった。 11 は, 13 を経て 12 を再生する。この反
応をカルビン・ベンソン回路という。この回路は,緑色植物,藻類,および光合成細菌
が持っている。
トウモロコシやサトウキビなどは,カルビン・ベンソン回路のほかに,CO2を効率
よく固定する反応系をもっている。これらの植物では,CO2はC3化合物ではなく, いったん 14 などのC4化合物に変えられるので,C4植物とよばれる。C4植物 で は,最 初 にCO2は 15 で 固 定 さ れ,炭 素 数4の 16 が 生 成 す る。
16 は 14 に変えられ,葉の維管束を取り巻く 17 に送られる。
17 では, 14 が 18 に変えられ,その過程でCO2が放出される。 この反応によって,C4植物では,C3植物よりもルビスコ周辺のCO2濃度が高く保たれ, 高温・乾燥条件で
(A)光合成の効率が低下するのを防ぐ。
極度に乾燥した地域に生息する植物では,その環境に適応したCO2固定がみられる。 乾燥した地域では,昼間に光合成に必要なCO2を取り込むために
問1 文中の に当てはまるものをそれぞれ1つ選べ。ただし,同じ番号は同
じものを示す。
〔解答群〕
11 ∼ 14 , 16 , 18 に対する解答群 " コハク酸 # ピルビン酸 $ オキサロ酢酸
% リンゴ酸 & クエン酸 ' リブロースビスリン酸
( グリシン ) グルタミン酸 * ホスホグリセリン酸
! グルタミン + アラニン , グリセルアルデヒドリン酸
15 , 17 に対する解答群
" 孔辺細胞 # グリア細胞 $ 維管束!細胞 % 神経細胞 & 葉肉細胞 ' 雄原細胞
( 花粉母細胞 ) 精細胞 * 卵細胞
! 助細胞 + 反足細胞 , 中央細胞
19 に対する解答群
" 核小体 # 核 $ 葉緑体
% 液 胞 & ゴルジ体 ' ミトコンドリア
問2 下線部(A)に関連する次の記述のうち,正しいものはどれか。正しい記述をす
べて含む組みあわせを1つ選べ。 20
ア.光合成を行うオルガネラである葉緑体の内部にある袋状の膜構造はクリステと
呼ばれ,膜構造以外の部分はマトリックスと呼ばれる。
イ.高等植物のATPは,葉緑体内部に見られる膜構造の内外にK+の濃度勾配が つくられ,その濃度勾配にしたがってK+がATP合成酵素を通って移動すると きに合成される。
ウ.光合成色素によって吸収された光エネルギーは,光化学系Ⅰや光化学系Ⅱに存
在する反応中心であるクロロフィルaに集められる。
エ.光化学系Ⅰの反応中心クロロフィルから放出された電子は,電子の受容体に渡
されて最終的にNADP+に渡り,NADPHが生成する。電子を失った光化学系 Ⅰの反応中心クロロフィルは,光化学系Ⅱから流れてくる電子を受け取って還元
された状態に戻る。
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
問3 以下の反応式のうち,光合成を表す反応式として正しいものはどれか。該当する
反応式をすべて含む組みあわせを1つ選べ。 21
ア.6CO2+12H2S 01 C6H12O6+6H2O+12S イ.C6H12O6+6O2+6H2O 016CO2+12H2O ウ.6CO2+12H2O 01 C6H12O6+6O2+6H2O エ.C6H12O6012C2H5OH+2CO2
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
問4 下線部(B)に関連する次の記述のうち,正しいものはどれか。正しい記述をす
べて含む組みあわせを1つ選べ。 22
ア.孔辺細胞の細胞壁は,内側(気孔側)が厚く,外側が薄い。
イ.孔辺細胞に水が浸透して膨圧が低下すると気孔が開き,逆に,孔辺細胞から水
が放出されて膨圧が上昇すると気孔が閉じる。
ウ.気孔が開く場合は,K+が孔辺細胞の中に流入する。
エ.植物が乾燥状態におかれて気孔を閉じて水分の減少を防ぐとき,葉でサイトカ
イニンが急速に合成される。
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
+
ヒトの眼のしくみに関する以下の各問いに答えよ。答えは各問いのそれぞれの解答群 から最も適当なものを選び,解答欄にマークせよ。A
B
C
D
E 視軸
視軸の中心
黄斑の中心
a°a°
図1 ヒトの眼の水平断面を上から見た模式図
問1 図1は,ヒトの眼の眼球の水平断面を上から見た模式図である。図1のA∼Eの
名称をそれぞれ答えよ。ただし,C,D,Eの3層は眼球の内側から外側へC,D,
Eの順番で並んでいる。
A 23 ,B 24 ,C 25 ,D 26 ,E 27
〔解答群〕
問2 ヒトの眼の水平断面における網膜の視細胞数をグラフ化したとき,桿体細胞およ
び錐体細胞を表しているグラフはどれか。それぞれ1つ選べ。ただし,グラフの横
軸は視軸の中心から見たときの,黄斑の中心との間の角度a°(図1を参照)を示
す。また,グラフの縦軸は視細胞数(×104個
/mm2)を示す。
桿体細胞 28 ,錐体細胞 29
〔解答群〕 !
40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° " 40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° # 40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° $ 40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° %
鼻側
40° 耳側
40° 16 8 0 0° & 40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° ' 40° 鼻側 耳側
40° 16 8 0 0° (
耳側
40° 鼻側
40° 16
8
0
問3 ヒトの眼のしくみに関する次の記述のうち正しいものはどれか。正しい記述をす
べて含む組みあわせを1つ選べ。 30
ア.眼に入った光は角膜,瞳孔,水晶体,ガラス体の順に通過して網膜に達する。
イ.食物中のビタミンAが不足すると桿体細胞のはたらきが弱くなり,暗所で
ものを見ることが困難な夜盲症になる。
ウ.眼はカメラに似た構造をしている。水晶体はカメラのレンズに相当し,網膜は
フィルムやイメージセンサーに相当する。
エ.眼は周りの明るさによって瞳孔の大きさが変化し,眼に入る光の量が調節され
るが,この調節は反射の一種であり,脳の中でも間脳が深くかかわっている。
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
- アとウとエ . イとウとエ / アとイとウとエ
問4 ヒトの網膜を構成する細胞は次のうちどれか。正しいものをすべて含む組みあわ
せを1つ選べ。 31
ア.支持細胞 イ.視神経細胞
ウ.連絡神経細胞 エ.色素細胞(色素上皮細胞)
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
問5 明るい場所から暗い場所に入ると,暗順応が進行する。この暗順応の進行の仕方
に関する次の記述のうち正しいものはどれか。1つ選べ。 32
〔解答群〕
! 最初に錐体細胞の感度が上昇し,10分程度で最大感度に達する。引き続いて 桿体細胞の感度が上昇し,周囲が見えてくるようになる。
" 最初に桿体細胞の感度が上昇し,10分程度で最大感度に達する。引き続いて 錐体細胞の感度が上昇し,周囲が見えてくるようになる。
# 最初に錐体細胞と桿体細胞の感度が同時に上昇し,10分程度で錐体細胞が最 大感度に達する。その後桿体細胞の感度がさらに上昇し,周囲が見えてくるよ
うになる。
$ 最初に錐体細胞と桿体細胞の感度が同時に上昇し,10分程度で桿体細胞が最 大感度に達する。その後錐体細胞の感度がさらに上昇し,周囲が見えてくるよ
!
生物種間の相互作用と多様性に関する次の文章を読み,以下の各問いに答えよ。答え は各問いのそれぞれの解答群から最も適当なものを選び,解答欄にマークせよ。ただし,同じ番号は同じものを示す。
生物の生存には食物,生活空間,光などが必要であり,これらの資源をどのように利
用するかなど,各生物が生態系において占める位置を 33 という。 33 が
同じか重複している種間では,限られた資源をめぐる種間競争が生じる。また,食物連
鎖における捕食−被食の関係は,環境要因の影響もあり,必ずしも一方的な関係にはな
らない。さらに,競争や捕食−被食のような関係ではなく,双方または一方が相手から
利益を受ける種間関係や,一方は利益を受けるが他方は不利益を受ける 34 など
の種間関係も存在している。そのため,自然界ではさまざまな種の共存が可能となって
いる。
生物多様性は相互に深く関連した 35 ・種・生態系の3つの視点から考える必
要がある。 35 の多様性が大きい種では,環境の変化やかく乱に対する安定性が
高くなることが期待される。また,管理された農地・ため池・森林などが混在している
36 のように生態系の多様性が高い場所では,種の多様性も高くなる。
(A)種の多様性は,その生態系に含まれる生物の種数と各種が占める個体数の割合を考慮 して評価される。たとえば,植生において突出した優占種が存在する場合などには,相
対的に種の多様性は低くなる。近年,人間が関与した生態系改変による種の絶滅にとも
なう生物多様性の低下が顕著になり,
問1 文中の に当てはまるものをそれぞれ1つ選べ。
〔解答群〕
33 に対する解答群
! 社会性 " ニッチ # ギャップ
$ 生物群集 % モザイク構造
34 に対する解答群
! 保 護 " 宿 主 # 順位制
$ 寄 生 % 同 化
35 に対する解答群
! 突然変異 " 遺伝子 # 形質置換
$ 適応度 % 相変異
36 に対する解答群
! ステップ " 縄張り # サバンナ
問2 下図のa∼cは,異なる生物種XとYを同一容器で飼育した場合の,それぞれ の種の個体数(相対量)の変化を示した模式図である。
下のア∼ウの記述のうち,図a∼cの2種の関係を表わす説明として正しいもの
はどれか。正しい組みあわせを1つ選べ。ただし図bでは,種Xをしばらく増殖 させたのち,種Yを導入するものとする。 37
a
X
Y
経過時間 個
体 数
b
X
Y
経過時間 個
体 数
c
X Y
経過時間 個
体 数
ア.XはYの被食者である。ただし,捕食者Yに他のエサはないものとする。 イ.XはYによって競争的排除の影響を受けている。
ウ.XとYは食い分け,または,すみ分けの関係にある。
〔解答群〕
a b c
! ア イ ウ
" ア ウ イ
# イ ア ウ
$ イ ウ ア
% ウ ア イ
問3 生物種間の相互作用に関する次の記述のうち,正しいものはどれか。正しい記述
をすべて含む組みあわせを1つ選べ。 38
ア.根粒菌は窒素化合物を植物に供給し,植物からリンを得ている。これを相利共
生という。
イ.2種の生物間の相互作用の程度が,それ以外の生物によって影響を受けること
があり,この影響を間接効果という。
ウ.ヤドリギやノミは他の生物から栄養分を得ているが,それらの関係を片利共生
という。
エ.共生には,栄養分の提供以外の関係もあり,外敵からの保護などの関係が存在
する。
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
問4 生物多様性に関する次の記述のうち,正しいものはどれか。正しい記述をすべて
含む組みあわせを1つ選べ。 39
ア.人間活動による生物の乱獲や森林開発により,多くの野生生物種が絶滅の危機
に瀕している。
イ.人間活動の減少により,生態系への適度なかく乱が減少して,生物多様性の低
下を招くことがある。
ウ.生物の生息地の分断化は,生物の移動を妨げ生態系のつながりを分断するため,
個体群の孤立化にともなう個体数の減少を招く。
エ.個体数の減少は,性比の偏りや近親交配による近交弱勢につながり,個体群の
絶滅や生物多様性の減少を引きおこす。
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ
- アとウとエ . イとウとエ / アとイとウとエ
問5 下線部(A)に関して,種の多様性を定量的に評価する基準の一つに,シンプソ
ンの多様度指数Dがある。D は0から1の値をとり,1に近いほど多様性が高い
ことを示す。たとえば,n種で構成される生物群集のD は,以下の式で計算され
る。
D=1−(P12+P22+P32+・・・・・・+Pn2)
ただし,Pi(i=1∼n)は,それぞれの種の個体数が,その所属する群集を構成
する種の全個体数の中で占める割合を示す。
次表の生物群集ア∼オのうち,シンプソンの多様度指数D の値が最も高い群集
群集 種a 種b 種c 種d 種e 種f 種g 種h 種i 種j
ア 40 20 10 10 10 10 0 0 0 0
イ 40 20 20 10 10 0 0 0 0 0
ウ 40 20 20 20 20 20 20 20 20 0
エ 40 0 40 0 40 40 0 40 0 0
オ 40 40 40 40 40 0 40 0 40 40
表 群集を構成する各種の個体数
〔解答群〕
" ア # イ $ ウ % エ & オ
問6 下線部(B)に関して,日本において絶滅が危惧されている野生生物はどれか。
正しいものをすべて含む組みあわせを1つ選べ。 41
ア.アホウドリ イ.アマミノクロウサギ
ウ.ニホンオオカミ エ.ウシガエル
〔解答群〕
" アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとイ ' アとウ ( アとエ ) イとウ
* イとエ ! ウとエ + アとイとウ , アとイとエ