生物

解 答

用 紙

番 号

の解答用紙に解答しなさい。

生

物

（理工学部

生命科学科

）

問題は 点満点で作成しています。

Ⅰ

次の文を読み，問 ∼ に答えよ。（ 点） すべての生物には，有機物を分解することによりエネルギーを取り出して，ATP を合成する しくみが備わっている。 ①酸素を用いて有機物を二酸化炭素と水にまで分解し，ATP を合成する 過程は呼吸とよばれる。呼吸において分解される有機物のことを，呼吸基質という。呼吸基質と して代表的な有機物はグルコースである。 呼吸の過程は，解糖系，クエン酸回路， Ａ の 段階の連続した反応系からなる。解糖系は， 細胞内の Ｂ で行われ，グルコースが酵素によって段階的に分解され，炭素 個よりなる Ｃ になる。 Ｃ は細胞内の Ｄ に入り，クエン酸回路という一連の酵素反応系によってさらに分 解される。解糖系とクエン酸回路で生じた水素は補酵素によってミトコンドリア内膜まで運ばれ る。ミトコンドリア内膜には， Ａ があり，水素を構成する水素原子は電子を渡して水素イオ ンになる。その電子が伝達される過程で放出されたエネルギーを使い，ATP 合成酵素により ATPが産生される。呼吸基質として脂肪やタンパク質も用いられる。脂肪は脂肪酸とグリセリ ンに分解されたのち，呼吸の反応系に組み込まれて最終的に二酸化炭素と水に分解される。タン パク質の分解によって生じたアミノ酸は，さらに分解され，有機酸とアンモニアに分解される。 その後，有機酸は呼吸の反応系に入る。 酵母は，酸素の供給が十分でない状態では ②グルコースをエタノールと二酸化炭素に分解する とともに ATP を合成する。この反応を Ｅ という。エタノールには石油などの化石燃料から生 産されるもの，トウモロコシやサトウキビなどを原料としてつくられるものがある。後者はバイ オエタノールとよばれ，持続的利用可能な新エネルギーとして注目されている。 Ｅ を利用し てトウモロコシからバイオエタノールを製造する場合，まず，トウモロコシの実に含まれるデン プンを酵母が代謝できる糖に分解する必要がある。この工程を糖化という。次いで，酵母による Ｅ を利用して糖をエタノールに変える。 酵母をグルコース溶液中で培養するとき，酸素が多い条件下では，主に呼吸を行い，エタノー ―〔 〕― ―

ルの生成量が Ｆ する。一方，酸素が少ないときには，主に Ｅ を行う。 呼吸によって排出された CO の体積と吸収された O の体積の比を呼吸商（RQ）という。気 体の体積の比は，気体の分子量の比に一致するので，RQ は CO と O 分子の数の比からも求め られる。また，酵母をグルコース溶液中で培養したときの呼吸と Ｅ の割合は，そのときに排 出された CO の体積と吸収された O の体積の比（CO ／O ）から求めることができる。 問 文中の Ａ ∼ Ｆ にあてはまる語句はどれか。最も適当なものを ∼ から選んでマー クせよ。 ．電子伝達系 ．乳酸発酵 ．アルコール発酵 ．脱炭酸酵素 ．ミトコンドリア ．増加 ．減少 ．ATP 合成酵素 ．ピルビン酸 ．乳酸 ．クエン酸 ．細胞質基質 問 下線部①について。グルコースを呼吸基質とする場合のこの反応は次の式で表される。 Ｘ にあてはまる整数を選び，該当する解答欄にマークせよ。 の位の数字が存在しないと きは をマークせよ。 解は （ア）（イ） である。 C H O ＋ Ｘ H O ＋ O → CO ＋ H O 問 下線部②について。この反応は次の式で表される。 Ｙ にあてはまる整数を選び，該当 する解答欄にマークせよ。 の位の数字が存在しないときは をマークせよ。 解は （ア）（イ） である。 C H O → CO ＋ Ｙ C H OH 問 酵母をグルコース溶液中で培養し，エタノールを生成させたところ CO ／O は であっ た。このときの酵母の Ｅ と呼吸により消費したグルコース量の割合をそれぞれ求めよ。 但し，割合は， Ｅ ＋ 呼吸 ＝ ％ として求めよ。あてはまる整数を選び，該当する解答 欄にマークせよ。 の位の数字が存在しないときは をマークせよ。 解は Ｅ ： 呼吸 ＝ （ア）（イ） ％ ： （ウ）（エ） ％ である。

問 CO ／O が のとき， kgのエタノールを生成させるために，理論上必要なトウモロコ シの実の重量を答えよ。但し， kg のトウモロコシの実から gのグルコースが生成さ れ，グルコースはすべて酵母により分解されるものとする。グルコースおよびエタノールの 分子量は，それぞれ および として計算せよ。あてはまる整数を選び，該当する解答欄 にマークせよ。 の位の数字が存在しないときは をマークせよ。 解は （ア）（イ）（ウ） kg である。   問 ATPを必要とする反応として正しいものはどれか。最も適当な組み合わせを ∼ から 選んでマークせよ。 ａ．ナトリウムチャネルによるナトリウムイオンの輸送 ｂ．ミオシン分子頭部の変形による筋収縮 ｃ．ナトリウムポンプによるイオン輸送 ｄ．ピルビン酸からのアルコール発酵 ｅ．ピルビン酸からの乳酸発酵 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ａ，ｅ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｂ，ｅ） ．（ｃ，ｄ） ．（ｃ，ｅ） ．（ｄ，ｅ） ―〔 〕― ―

Ⅱ

次の［ ］と［ ］の文を読み，問 ∼ に答えよ。（ 点） ［ ］ ヒトの肝臓には，小腸などの消化管や，ひ臓からの血液が流れ込む ア と，心臓から直接 つながっている イ の 種類の血管から血液が流れ込んでいる。これら つの血管は，肝小 葉の周辺部で合流し，肝細胞の間を走る毛細血管となり， ウ につながる。また，肝小葉の 周辺には エ があり， エ は，合流を繰り返して次第に太くなり，肝臓を出た後，胆のうを 経て オ へつながっている。 肝臓は万能工場と呼ばれ，体内の環境維持のためのさまざまな働きを実行している。まず， ヒトの体内で生じた有害物質は，肝臓で毒性の低い物質に変えられる。例えば，タンパク質や アミノ酸の代謝により体内で生じたアンモニアは，肝臓で ①毒性の低い物質に変えられ，腎臓 を経て体外へ排出される。次に，血しょう中には，血液成分の調整・運搬にかかわるアルブミ ンやグロブリンなどのタンパク質が多く含まれているが，これらは，主に肝臓で合成される。 また，古くなった赤血球はひ臓や肝臓で破壊され，その際，ヘモグロビンが分解されて，ビリ ルビンが生成される。さらに，肝臓では，ビリルビンや胆汁酸などから ②胆汁がつくられる。 加えて，肝臓は，血中のグルコースの一部をグリコーゲンとして蓄えることで， ③血糖濃度の 調節を行っている。その際，すい臓のランゲルハンス島Ｂ細胞から分泌されたホルモンは，血 中グルコースをグリコーゲンにする過程を促進し，一方，すい臓のランゲルハンス島Ａ細胞か ら分泌されたホルモンは，グリコーゲンを分解してグルコースを血液中に放出する過程を促進 する。 問 文中の ア ∼ オ にあてはまる語句はどれか。最も適当なものを ∼ から選んでマー クせよ。 ．肝動脈 ．肝静脈 ．肝門脈 ．肝細胞 ．中心静脈 ．鎖骨下静脈 ．すい臓 ．胆管 ．集合管 ．十二指腸 ．胃 ．大腸 問 下線部①について。あてはまる物質はどれか。最も適当なものを ∼ から選んでマーク せよ。 ．グルタミン酸 ．グルタミン ．アスパラギン酸 ．尿素 ．クレアチニン ．イヌリン

問 下線部②について。ａ∼ｅのうち，胆汁に関する記述として正しいものはどれか。最も適 当な組み合わせを ∼ から選んでマークせよ。 ａ．肝細胞で合成された後，毛細血管に分泌される。 ｂ．一部は便とともに体外へ排出される。 ｃ．脂肪の消化を促進する物質が含まれる。 ｄ．胆のう中で，すい液と混ざった状態で蓄えられる。 ｅ．タンパク質の消化に欠かせない酵素が含まれる。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ａ，ｅ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｂ，ｅ） ．（ｃ，ｄ） ．（ｃ，ｅ） ．（ｄ，ｅ） 問 下線部③について。低血糖に対する生体の反応として誤っているものはどれか。最も適当 なものを ∼ から選んでマークせよ。 ．視床下部で血糖の異常が感知される。 ．すい臓でグルカゴンの分泌が促進される。 ．副腎皮質で糖質コルチコイドの分泌が促進される。 ．副腎髄質でアドレナリンの分泌が促進される。 ．肝臓でグリコーゲンの合成が促進される。 ―〔 〕― ―

［ ］ 脊椎動物の体液は，血管内を流れる血液，組織の細胞に直接触れている組織液およびリン パ管内を流れるリンパ液に分けられる。血液は，血球と液体成分である血しょうからなる。血 液は，水分の保持，物質の運搬，体温の調節，病原体の排除などのさまざまな機能をもち，恒 常性を支えている。ヒトの赤血球は，中央がくぼんだ円盤状をしている。多量のヘモグロビン を含み，肺からからだの各部へ酸素を運搬している。白血球には，リンパ球・好中球・マクロ ファージなど，さまざまな種類がある。赤血球は血管中にのみ存在するが，白血球の中にはア メーバのように変形しながら毛細血管壁を通り抜け，血管外に出ることができるものがある。 血管外に出た白血球には， ④体内に侵入した病原体を細胞内に取り込み，これを酵素で分解す る働きがある。血小板は，円形またはだ円形で， ⑤止血の際に重要な役割を果たしている。 問 成人の赤血球，白血球および血小板の核の有無について，最も適当な組み合わせを選択肢 ∼ から選んでマークせよ。 選択肢 赤血球 白血球 血小板 あり あり あり あり あり なし あり なし あり あり なし なし なし あり あり なし あり なし なし なし あり なし なし なし 問 下線部④について。食作用のある白血球として正しいものはどれか。最も適当な組み合わ せを ∼ から選んでマークせよ。 ａ．好中球 ｂ．T 細胞 ｃ．B 細胞 ｄ．マクロファージ ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｃ，ｄ）

問 下線部⑤について。ａ∼ｄのうち，血液凝固に関する記述として正しいものはどれか。最 も適当な組み合わせを ∼ から選んでマークせよ。 ａ．赤血球および血小板から放出された凝固因子によって，フィブリンの形成が促進される。 ｂ．アミラーゼが網状につながって血球を絡め，塊状の血ぺいをつくる。 ｃ．採血した血液を試験管に入れて静置すると，血ぺいと血清に分離する。 ｄ．血ぺいが，溶解することを線溶（繊溶）という。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｃ，ｄ） ―〔 〕― ―

Ⅲ

次の文を読み，問 ∼ に答えよ。（ 点） すべての生物は遺伝物質として DNA をもつ。DNA はわずか 種類のヌクレオチドで構成さ れているが，ヌクレオチドが結合する順序によって多種多様な遺伝子が生み出される。DNA と 類似した構造をもつ RNA も 種類のヌクレオチドで構成されている。 ①DNAと RNA は，それ ぞれを構成するヌクレオチドが鎖状に連結した分子である。相補的な配列をもつ 本の DNA 鎖 は，塩基どうしで結合して二重らせん構造をつくる。現在の技術を用いて任意の配列をもつ DNAや RNA を人工的に合成することが可能である。DNA の塩基配列によって規定される遺伝 子は，細胞内において mRNA（伝令 RNA）に転写された後，リボソームなどの働きによってタ ンパク質のアミノ酸配列に翻訳される。タンパク質の性質はアミノ酸が結合する順序により規定 される。これまでに多種多様なタンパク質の存在が明らかにされており，研究・工業・医療など 幅広い分野で利用されている。有用なタンパク質には，天然物から比較的容易に得られる種類と， 容易に得られない種類がある。現在の技術では化学的にタンパク質を合成することは容易ではな い。そこで注目を浴びているのが遺伝子組み換え技術である。 ②遺伝子発現の基本的な仕組みは 生物に普遍的であるため，例えばヒトの遺伝子を大腸菌に導入し，その遺伝子がもつ遺伝情報に 従ってタンパク質を生産させることができる。遺伝子組み換え技術は私達の生活のさまざまな分 野で応用されており，インスリン製剤とよばれる医薬品の生産はその一例である。インスリンは すい臓のインスリン分泌細胞が産生するペプチドホルモンであり，血液中の糖の濃度を調節する 働きをもつことからインスリン依存型の糖尿病の治療に用いられる。以前は他のほ乳類から抽出 したインスリンが治療薬として用いられていたが，現在は遺伝子組み換え技術により大腸菌を 使ってヒト型のインスリンを大量生産することが可能になった。 問 下線部①について。DNA と RNA の共通する性質に関する記述として正しいものはどれか。 最も適当なものを ∼ から選んでマークせよ。 ．チミンを含む。 ．ウラシルを含む。 ．デオキシリボースを含む。 ．リボースを含む。 ．リン酸を含む。 問 タンパク質の合成に利用されるアミノ酸の種類はいくつあるか。あてはまる整数を選び， 該当する解答欄にマークせよ。 の位の数字が存在しないときは をマークせよ。 解は （ア）（イ） である。

問 下線部②について。普遍的なことの記述として誤っているものはどれか。最も適当なもの を ∼ から選んでマークせよ。 ．ヒトも大腸菌も，DNA の塩基配列を写し取って RNA を合成する。 ．ヒトも大腸菌も，mRNA（伝令 RNA）の塩基配列がアミノ酸の配列に読みかえられる。 ．DNA を構成する塩基はヒトと大腸菌で共通である。 ．タンパク質を構成するアミノ酸はヒトと大腸菌で共通である。 ．遺伝暗号（コドン）がヒトと大腸菌で共通である。 ．スプライシングで RNA からイントロンを取り除く仕組みがヒトと大腸菌で共通である。 問 特 定 の DNA 領 域 を 短 時 間 で 多 量 に 増 幅 さ せ る 技 術 と し て，鋳 型 の DNA，プ ラ イ マー， 種類のヌクレオチド，DNA を伸長させる耐熱性の酵素などを用いる方法がある。 この方法を何とよぶか。最も適当なものを ∼ から選んでマークせよ。 ．アポトーシス ．オペロン ．クローニング ．形質転換 ．遺伝子導入 ．フィードバック ．ポリメラーゼ連鎖反応 問 インスリンはペプチドホルモンである。インスリンに含まれていない元素はどれか。最も 適当なものを ∼ から選んでマークせよ。 ．炭素 ．水素 ．窒素 ．酸素 ．リン ．硫黄 ―〔 〕― ―

問 図 の ア ∼ カ は， 本鎖 DNA を異なる制限酵素の組み合わせで切断して得られた

DNA断片であり，両末端部分が 本鎖 DNA（突出末端）になっている。図中の A，C，G，

T は，ヌクレオチドの塩基の種類を表す。突出末端をもつ DNA 断片は，DNA リガーゼを用 いることで，相補的な塩基配列の突出末端をもつほかの DNA 断片と結合させることができ る。 イ ∼ カ について，DNA リガーゼを用いて ア と結合させることができるものは いくつあるか。あてはまる整数を ∼ から つ選び，該当する解答欄にマークせよ。 ア GATCCATAAGCG GTAT TCGCTCGA イ ACGTCATAAGCA GTAT TCGT TGCA ウ GGCCCATAAGCG GTAT TCGCCTAG エ TGCACATAAGCG GTAT TCGCGATG オ CTAGCATAAGCG GTAT TCGCCTAG カ AGCT TATAAGCC ATAT TCGGCGCG 図 問 mRNAの塩基配列をもとに合成されたヒト型のインスリン前駆体は， 個のアミノ酸で 構成されている。 個のアミノ酸に相当する mRNA 中のヌクレオチド数はいくつになるか。 あてはまる整数を選んでマークせよ。 の位の数字が存在しないときは をマークせよ。 解は （ア）（イ）（ウ） である。

Ⅳ

生態系に関する文を読み，問 ∼ に答えよ。（ 点） ある地域に生息する生物と，それらを取り巻く ア 的環境とを つのまとまりとしてとらえ たものを生態系という。生物を取り巻く ア 的環境が，生物に及ぼす影響を作用といい，これ に対して生物が ア 的環境にさまざまな影響を及ぼすことを ①環境形成作用という。 生態系を構成する生物の集団は生産者と消費者に分けられる。生産者は光合成により イ か ら ウ を合成する。消費者は生産者が作り出した ウ を利用する。自然界において光合成とは 太陽から降り注ぐ光のエネルギーを ウ に蓄積することでもあり，すなわち生物はこの ②エネル ギーを利用して活動していることになる。生産者が生産した ウ のうち，生産者や消費者の死 体や排泄物はやがて イ に分解される。この過程に関わる生物は エ と呼ばれる。 エ のは たらきで生じた イ は生産者に再び利用される。 生態系を構成する生物の間には，捕食者と被食者の関係がある。この食う食われるの関係は一 連の鎖のようにつながっており，食物連鎖という。生産者を出発点とする食物連鎖の各段階を栄 養段階という。但し，自然界では ③食物連鎖の関係は一直線ではなく複雑な網目状になっている。 これを食物網という。 大規模な森林伐採などのように，人間が ④生態系を大規模に攪乱（かく乱）すると，その生態 系全体のバランスが大きく崩れることがある。また，ある生物種が激減することによって，生態 系全体が大きく影響をうけることがある。生態系のバランスを保つのに重要な役割をはたす上位 の捕食者を オ 種という。 問 文中の ア ∼ オ にあてはまる語句はどれか。最も適当なものを ∼ から選んでマー クせよ。 ．非生物 ．外来生物 ．動物食性動物 ．絶滅危惧 ．プランクトン ．無機物 ．有機物 ．植物食性動物 ．分解者 ．在来生物 ．キーストーン ―〔 〕― ―

問 図は各栄養段階の有機物の配分を表す。以下の（ ）∼（ ）の問いに答えよ。 Ｅ Ｂ Ｃ Ｄ Ｆ 太陽の光エネルギー 二次消費者 一次消費者 生産者 Ａ Ｇ Ｈ 被食量 死滅・枯死・脱落量 呼吸量 不消化排出量 図 （ ） 図中の Ａ ∼ Ｄ にあてはまる語句はどれか。最も適当なものを ∼ から選んで マークせよ。ただし，同じ選択肢を複数回使用してもよい。 ．入射光 ．生産量 ．捕食量 ．同化量 ．現存量 （ ） 図中の Ｅ ∼ Ｈ に関する記述として正しいものはどれか。最も適当な組み合わせを ∼ から選んでマークせよ。 ａ． Ｅ は，総生産量である。 ｂ． Ｆ は，生産者が光合成に用いる光のエネルギーと等しい。 ｃ． Ｆ は，生産者が吸収する太陽エネルギーより少ない。 ｄ． Ｇ は，成長量である。 ｅ． Ｈ は，ある時点で存在する生物の量である。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ａ，ｅ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｂ，ｅ） ．（ｃ，ｄ） ．（ｃ，ｅ） ．（ｄ，ｅ）

問 下線部①について。ａ∼ｄのうち，環境形成作用に関する記述として正しいものはどれか。 最も適当な組み合わせを ∼ から選んでマークせよ。 ａ．樹木の成長で森林が形成されると，日陰が増えることにより，周囲の気温が下がる。 ｂ．花の蜜をチョウが吸うことにより，受粉が促進される。 ｃ．サケが海から川に戻って産卵することで，サケを狙うクマの生息域が保たれる。 ｄ．生物量の増減により，空気中の酸素や二酸化炭素の量が変化する。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｃ，ｄ） 問 下線部②について。 ∼ のうち，生態系におけるエネルギーの流れおよび物質循環に関 する記述として誤っているものはどれか。 ∼ から選んでマークせよ。 ．光のエネルギーは，生産者により化学エネルギーや熱エネルギーへと変換される。 ．化学エネルギーは，食物連鎖にしたがって消費者の中を移動する。 ．熱エネルギーは，生産者と消費者からともに放出されるが，生態系を循環しない。 ．炭素（C）を含む有機化合物が，食物連鎖を通じて高次の栄養段階の生物に循環するこ とを生物濃縮という。 ．植物が土壌のアンモニウムイオンや硝酸イオンからアミノ酸を合成することを窒素同化 という。 問 下線部③について。ａ∼ｄのうち，生態系と食物連鎖に関する記述として正しいものはど れか。最も適当な組み合わせを ∼ から選んでマークせよ。 ａ．イネを栽培する水田の生態系において，人工的に植えられたイネは生産者である。 ｂ．湖沼の生態系において，動物プランクトンは生産者ではなく消費者である。 ｃ．海洋の生態系において，補償深度より深い場所には海藻が生い茂る。 ｄ．陸上の生態系において，バッタとカエルはともに鳥類に補食される被食者であり，捕食 者ではない。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｃ，ｄ） ―〔 〕― ―

問 下線部④について。生態系の攪乱（かく乱）のひとつにオゾン層の破壊がある。オゾン層 に関する記述として正しいものはどれか。最も適当な組み合わせを ∼ から選んでマーク せよ。 ａ．オゾン層は，今から数億年前に形成されたと考えられている。 ｂ．オゾンは，窒素酸化物（NOx）及び硫黄酸化物（SOx）を含む。 ｃ．フロンガスは，オゾンを破壊する原因となる。 ｄ．オゾン層の破壊は，地球温暖化の原因となる。 ．（ａ，ｂ） ．（ａ，ｃ） ．（ａ，ｄ） ．（ｂ，ｃ） ．（ｂ，ｄ） ．（ｃ，ｄ）