１２月６日実施
以下の １ から ２７ に最もよくあてはまる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，同じ番号を繰り返して用いてもよい。 数値を選ぶ場合は最も近い値を選ぶものとする。
!
図１のように，水平面と角度θ（０＜θ＜９０°）をなす，平らでなめらかな斜面がある。 この面内で，斜面上向きの方向に大きさ v０の初速度で打ち出した，質量 m の小物体の 運動を考える。ただし，斜面は十分ひろく，小物体が飛び出ることはない。また重力加 速度の大きさを g とし，斜面上を物体が運動する際の空気抵抗は無視できるものとす る。 v０ θ y α v x ０ O 図１ 図２ ! 斜面上の運動を水平方向と斜面に沿って上向き方向に分けて考える。図２に斜面を 面に垂直な方向から見下ろした様子を示す。斜面上で小物体が打ち出される点を原点 O にとり，水平方向に x 軸，斜面に沿って上向き方向に y 軸をとると，小物体を打 ち出す方向は x 軸から角度α だけ上向きになっている。初速度の x 成分は １ であり，y 成分は ２ である。この小物体にはたらく重力加速度の y 成分は ３ である。物
理
" #解答番号 １ ∼ ２７ $%１ ， ２ の解答群 " v０ # v０sinα $ １ v０sinα % v０ sinα & v０cosα ' １ v０cosα ( v０ cosα ３ の解答群 " g # gsinθ $ g
sinθ % gcosθ &
g
cosθ ' −g ( −gsinθ ) sin−gθ * −gcosθ ! cos−gθ
この小物体の運動は x−y 平面上の放物運動と考えることができる。斜面上で最も 高い位置になるとき，y 座標の値 L は ４ × v０ ２ g となる。 小物体が再び x 軸に戻ったときの x−y 平面上の位置の座標は，（２L，０）だった。 このとき，α は ５ ＝１を満たす。 ４ ， ５ の解答群
" ２sinα # sinα $ sinα
２ %
２sinα
sinθ &
sinθ ２sinα ' ２cosα ( cosα ) cosα
２ *
２cosα
cosθ !
cosθ ２cosα + ２tanα , tanα - tanα
２ .
sin２α
２sinθ /
sin２α
) (と同じく x−y 平面の原点から角度α，大きさ v０の初速度で質量 m の小物体を 打ち出すと同時に，x−y 平面上の位置の座標（L，０）から，質量 m′の別の小物体を 速度の y 成分が v′０，x 成分が０で打ち出した場合を考える（図３）。 α θ v０ v０ O L 図３ 図４ 衝突直前 衝突直後 * ２つの小物体を打ち出すと，これらの小物体は y＝L で衝突した。このことから， v′０は ６ である。 ６ の解答群 ! v０ " v０sinα # １ v０sinα $ v０ sinα % v０cosα & １ v０cosα ' v０ cosα ２つの小物体の衝突は，x 方向の正面衝突とみなせる瞬間的な弾性衝突だった （図４）。このため，衝突直後の２つの小物体の速度は x 成分のみを持ち，衝突の前 後で運動量保存の法則，エネルギー保存の法則が成り立つ。その後，質量 m の物体， 質量 m′の物体 が x 軸 に 到 達 し た と き の x−y 平 面 上 の 位 置 の 座 標 は，そ れ ぞ れ （L１，０），（L２，０）だ っ た。こ の と き，L１は ７ ×L，L２は ８ ×L で ある。
4 x−y 平面上の位置の座標（L，０）から打ち出す小物体を，質量は m′で同じで別 の材料でできた小物体に置き換え，3と同じ実験を行ったところ，衝突が瞬間的に 起こった後，２つの小物体は合体して運動した。合体した物体が x 軸に到達した ときの x−y 平面上の位置の座標は（L３，０）だった。このとき，L３は ９ ×L である。 ７ ∼ ９ の解答群 " m＋m′m # m＋m′m′ $ m＋m′２m % m＋m′２m′ & m＋m′３m ' m＋m′３m′ ( ２m＋m′m＋m′ ) m＋２m′m＋m′ * １ ! ２ + m＋３m′m＋m′ , ３m＋m′m＋m′ - ３m−m′m＋m′ . m−３m′m＋m′ / ３m＋２m′m＋m′ 0 ２m＋３m′m＋m′ 1 ３m−２m′m＋m′ 2 ２m−３m′m＋m′
'
ミクロな立場から導体を流れる電流について考える。図１のような長さ l〔m〕，断面 積 S〔m２〕の導体中を自由電子が一定の速さ v〔m／s〕で一方向に移動していると仮定す る。単 位 体 積 あ た り の 自 由 電 子 の 数 を n〔個／m３〕，電 子 の 電 気 量 の 大 き さ を e＝１．６×１０−１９C とせよ。 (--
--
-〔 〕 t s ０S l A A vt S 図１ 導 体 の 断 面 A（斜 線 部）を t〔s〕間 に Q〔C〕の電気量が通過するときの電流 の 大 き さ I は １０ 〔A〕で あ る。 図１上のように時刻０s に断面 A 右側の 長さ vt〔m〕の円柱内にいた電子は，時 刻 t〔s〕に図１下の断面 A 左側の円柱内 に移動する。したがって，この円柱に含 まれる自由電子の数を計算すれば断面 A を通過する Q〔C〕がわかる。よって， 電流の大きさ I は １１ 〔A〕と表さ れる。 １０ の解答群 ! Q t " Q ２t # Q２ ２t $ Qt % Qt ２ & １ ２Qt ２ １１ の解答群 ! １ envS " S env # nS ev $ ev nS % env S & envS 次に，この考え方で銅線中の自由電子の速さ v〔m／s〕を求めてみよう。銅の単位体 積あたりの自由電子の数は８．５×１０２８個／m３である。銅線の断面積を１．０mm２とし， １．０A の電流が流れるとすると，速さ v は １２ m／s となる。
１５ の解答群 " 長さに比例し，断面積に比例し，単位体積あたりの自由電子の数に比例 # 長さに比例し，断面積に比例し，単位体積あたりの自由電子の数に反比例 $ 長さに比例し，断面積に反比例し，単位体積あたりの自由電子の数に比例 % 長さに比例し，断面積に反比例し，単位体積あたりの自由電子の数に反比例 & 長さに反比例し，断面積に比例し，単位体積あたりの自由電子の数に比例 ' 長さに反比例し，断面積に比例し，単位体積あたりの自由電子の数に反比例 ( 長さに反比例し，断面積に反比例し，単位体積あたりの自由電子の数に比例 ) 長さに反比例し，断面積に反比例し，単位体積あたりの自由電子の数に反比例 + 時間 t〔s〕の間に自由電子は電場から仕事をされるが，陽イオンによる抵抗力を受 けてそのエネルギーを失い，された仕事はすべて導体の発熱となる。時間 t〔s〕の間 に１個の電子がされた仕事は １６ 〔J〕である。導体に含まれる全自由電子の数 を考えると，時間 t〔s〕に導体が発生するジュール熱は １７ 〔J〕となる。 １６ の解答群 " Vl # Vvt $ Vvt l % Vl t & Vl vt
' eVl ( eVvt ) eVvt
l * eVl t ! eVl vt １７ の解答群 " I ２ V # V２ I $ I ２ V % IV２ & IV ' I２ V t ( V２ I t ) I ２Vt * IV２t ! IVt
)
図のように一辺が L〔m〕の立方体容器内の単原子分子からなる理想気体について考 える。質量 m〔kg〕の気体分子は容器の壁と弾性衝突し，分子どうしの衝突はないもの とする。 L L L x z O v y S S S 図 ! ! ある気体分子の速度をv＝（vx，vy，vz）〔m／s〕，速さを v*,＝!vx２＋vy２＋vz２+-〔m／s〕 とする。気体分子は容器の x 軸と垂直な壁 S との衝突の際，弾性衝突のため壁面に 垂直な速度成分の向きだけが変わるので，衝突の前後で（vx，vy，vz）から（−vx，vy，vz） へと変化する。したがって，分子の運動量は衝突の前後で変化し，分子が容器の壁 S に与えた力積の大きさは １８ 〔N・s〕となる。気体分子が壁 S と衝突してから， 再び壁 S に衝突するまでの時間は １９ 〔s〕となる。したがって１s の間にこの 気体分子が壁 S に衝突する回数は ２０ 回となる。このことから１つの気体分 子が容器の壁 S に与える力の大きさの時間平均は ２１ 〔N〕となる。 １８ の解答群 ! １ ２mvx " mvx # ２mvx $ ４mvx % １ ２mvx ２ & mv x２ ' ２mvx２ ( ４mvx２１９ ， ２０ の解答群 " Lvx # L vx $ vx L % １ Lvx & ２Lvx ' ２L vx ( ２vx L ) ２ Lvx * Lvx ２ ! L ２vx + vx ２L , １ ２Lvx ２１ の解答群 " mvx L # ２mvx L $ mvx ２L % ４mvx L & mvx２ L ' ２mvx２ L ( mvx２ ２L ) ４mvx２ L - 容器内の分子数をN，すべての気体分子に関するv２ の平均値をv２（＝vx２＋vy２＋vz２） で表すと気体分子全体が容器の壁 S におよぼす力は ２２ 〔N〕となり，気体の圧 力 P は ２３ 〔Pa〕と表すことができる。次に理想気体の温度と分子のエネル ギ ー の 関 係 に つ い て 考 え る。気 体 定 数 を R〔J／（mol・K）〕，ア ボ ガ ド ロ 定 数 を NA〔１／mol〕，気体の温度を T〔K〕，容器の体積を V〔m３〕とすると，この気体の状 態方程式は PV ＝ ２４ ×N で与えられる。したがって気体分子１個の運動エネ ル ギ ー は１ ２mv ２ ＝ ２５ と な り，分 子 の 速 さ の 平 均 値 v２の 平 方 根 は ２６ 〔m／s〕と表される。これは気体分子の平均の速さの目安とみなすことがで き，分子の２乗平均速度という。 ２２ の解答群 " Nmv２ L # ２Nmv２ L $ ３Nmv２ L % ４Nmv２ L & Nmv２ ２L ' Nmv２ ３L ( Nmv２ ４L
２３ の解答群 " Nmv２ ３L # Nmv２ ２L $ Nmv２ L % ２Nmv２ L & ３Nmv２ L ' Nmv２ ３L２ ( Nmv２ ２L２ ) Nmv２ L２ * ２Nmv２ L２ ! ３Nmv２ L２ + Nmv２ ３L３ , Nmv２ ２L３ -Nmv２ L３ . ２Nmv２ L３ / ３Nmv２ L３ ２４ ， ２５ の解答群 " RT ２NA # ２RT ３NA $ RT NA % ３RT ２NA & ２RT NA ' NA ２RT ( ２NA ３RT ) NA RT * ３NA ２RT ! ２NA RT ２６ の解答群 " !３NRTAm # ! RT ２NAm $ ! ２RT ３NAm % ! RT NAm & !２N３RTAm ' ! ２RT NAm ( ! ３RT NAm
! 容器内の分子をアルゴン単原子分子とし，２乗平均速度から速さの分布を推定して みよう。温度を２１℃，アルゴン単原子分子のモル質量（１mol 当たり の 質 量）を ４．０×１０−２kg／mol，気体定数を８J／（mol・K）とすると，２乗平均速度を近似計算で きる。速さの分布の最大値を与える分子の速さは２乗平均速度のおよそ０．８２倍であ ることを利用すると，最も適切な速さの分布は ２７ と推定できる。 ２７ の解答群 分 子 数 分子の速さ（ ）m s ０ １０００ ２０００ ３０００ ① ② ③ ④ ⑤
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水溶液に関する次の文章を読み，空欄 １ ∼ １２ 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＝１．０，N＝１４，O＝１６，Na＝２３，Cl＝３５．５， K＝３９とし，計算は３桁で行い，四捨五入して有効数字２桁で答えよ。 〔１〕 溶解度の温度による違いを利用して，固体物質の精製をする操作を １ とい う。表に硝酸カリウムと塩化ナトリウムの溶解度と温度の関係を示す。溶解度は，複 数の溶質が同時に水に溶けても変化しないものとする。塩化ナトリウム１．０g と硝酸 カリ ウ ム４９g を 含 む 粉 末 を８０℃の 水４０g に 溶 か し た。そ の 後，水 溶 液 を８０℃に 保ったまま水を蒸発させていくと，硝酸カリウムが飽和に達する。このとき，水溶液 の質量は ２ ［g］である。この飽和溶液を２０℃まで冷却すると，純度の高い 硝酸カリウムの沈殿が ３ ［g］析出する。 １ に対する解答群 " 塩 析 # 凝 析 $ 再結晶 % 蒸 留 & 抽 出 ' 透 析 ２ ， ３ に対する解答群 " １９ # ２０ $ ２５ % ２９ & ３０ ' ３５ ( ３９ ) ４０ * ４５ ! ４９ + ５０ , ５５ - ５９ . ６０ / ６５ 0 ６９ 1 ７０ 2 ７５ 3 ７９ 4 ８０化
学
5 6解答番号 １ ∼ ４５ 78 ４０ ３８ 塩化ナトリウム １６９ ３２ 硝酸カリウム ８０℃ ２０℃ 溶 質 表 硝酸カリウムと塩化ナトリウムの溶解度［ g／水１００g］〔２〕 熱の逃げない容器を用いて，溶解あるいは反応に伴う温度変化を温度計ではかり， 溶液内の熱の出入りを観測する。このとき，すべての水溶液の密度は１．０g／mL，比 熱は４．２J／（g・K）とする。容器に水９８g を入れて温度をはかり，その後，固体の水 酸化ナトリウム２．０g を手早くはかりとり，よくかき混ぜながら溶解させた。溶解の 前後で水溶液の温度は５．２℃上昇したので，発熱量は ４ ［kJ］となる。この 溶解における熱化学方程式は!式のようになる。 NaOH（固）＋ aq ＝ NaOHaq ５ ６ ［kJ］ ! ここで調製した水酸化ナトリウム水溶液は ７ ［mol／L］の塩酸１００mL で中 和することができる。この中和反応において，２．８kJ の発熱があった。したがって， この反応の熱化学方程式は"式のようになる。
NaOHaq ＋ HClaq ＝ NaClaq ＋ H２O（液） ８ ９ ［kJ］ "
!式と"式より，０．０２０mol／L の塩酸５００mL の温度をはかった後，これに０．４０g の固体の水酸化ナトリウムを溶解させて，塩化ナトリウム水溶液をつくるとき，水溶 液の温度は溶解前にくらべて １０ ［℃］上昇する。 ４ に対する解答群 ! ０．１３ " ０．２２ # ０．７９ $ １．３ % ２．２ & ７．９ ' １３ ( ２２ ) ７９ ５ ， ８ に対する解答群 ! ＋ " −
６ ， ９ に対する解答群 " ０．１６ # ０．２６ $ ０．２８ % ０．４０ & ０．４４ ' ０．５６ ( １．６ ) ２．６ * ２．８ ! ４．０ + ４．４ , ５．６ - １６ . ２６ / ２８ 0 ４０ 1 ４４ 2 ５６ ７ に対する解答群 " ０．０１０ # ０．０２５ $ ０．０５０ % ０．１０ & ０．２５ ' ０．５０ ( １．０ ) ２．５ * ５．０ １０ に対する解答群 " ０．１２ # ０．２４ $ ０．４２ % ０．４８ & １．２ ' ２．４ ( ４．２ ) ４．８ * １２ ! ２４ + ４２ , ４８ 〔３〕 ２０℃，１．０×１０５Pa において水１．０L に，窒素は１．９×１０−２g，酸素は４．４×１０−２g 溶 け る。２０℃，１．０×１０５Pa で 空 気 が 水１００mL に 接 触 し て い る と き，窒 素 は １１ ［g］，酸素は １２ ［g］溶ける。ただし，空気は窒素と酸素が物質量 の比４．０：１．０で混合された気体とする。 １１ ， １２ に対する解答群 " １．５×１０−４ # １．８×１０−４ $ ２．２×１０−４ % ３．８×１０−４ & ４．８×１０−４ ' ７．６×１０−４ ( ８．８×１０−４ ) １．５×１０−３ * １．８×１０−３ ! ２．２×１０−３ + ３．８×１０−３ , ４．８×１０−３ - ７．６×１０−３ . ８．８×１０−３
+
アルミニウムに関する次の文章を読み，空欄 １３ ∼ ２７ 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。原子量は Al＝２７．０，ファラデー定数は９．６５×１０４C／mol とする。気体は水に溶解しないものとし，気体分子１mol の体積は標準状態で２２．４L 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〕 アルミニウムの単体は，工業的には，鉱石のボーキサイトから純粋な酸化アルミニ ウムを取り出し，これを氷晶石と共に １３ をすることで得られる。この場合の 陰極上での反応式は，!式のように表される。 Al３＋ ＋３e− ./ Al ! この １３ において，６００A の電流を１６分５秒間流した場合，流れた電気量は １４ ［C］である。このとき，流れた電子の物質量は理論上 １５ ［mol］で あり，析出するアルミニウムの質量は １６ ［g］となる。 １３ に対する解答群 " 電気めっき # 放 電 $ 無電解めっき % 融解塩電解 & 陽極酸化 １４ に対する解答群 " １．１６×１０３ # ２．９０×１０３ $ ５．７９×１０３ % ８．６９×１０３ & １．１６×１０４ ' ２．９０×１０４ ( ５．７９×１０４ ) ８．６９×１０４ * １．１６×１０５ ! ２．９０×１０５ , ５．７９×１０５ - ８．６９×１０５ １５ に対する解答群 " ３．０１ # ４．５０ $ ６．００ % ８．１５ & １０．５ ' ３０．１ ( ４５．０ ) ６０．０ * ８１．５ ! １０５１６ に対する解答群 " ９．４５ # ２７．１ $ ４０．５ % ５４．０ & ７３．４ ' ９４．５ ( １２２ ) １６２ * ２２０ ! ２７１ + ４０５ , ５４０ - ７３４ . ９４５ 〔２〕 アルミニウムは １７ であり，その単体は酸の水溶液にも強塩基の水溶液にも 溶解する。アルミニウムが，塩酸と反応した場合の反応式は!式，水酸化ナトリウム と反応した場合の反応式は"式となる。 ２Al ＋ ６HCl /0 ２ １８ ＋３ １９ ! ２Al ＋ ２NaOH ＋ ６H２O /0 ２ ２０ ＋３ ２１ " アルミニウム０．１０８g を溶解させたあとに，メスフラスコを用いて正確に１００mL と した塩酸水溶液において，アルミニウムイオン濃度は ２２ ［mol／L］となる。 また，アルミニウム１．６２kg を水酸化ナトリウム水溶液中に溶解させたとき，気体 ２１ の発生量は，標準状態で ２３ ［L］となる。その一方で，単体のアル ミニウムを濃硝酸に入れると，表面に緻密な酸化物被膜が形成されて ２４ にな る。 １７ に対する解答群 " アルカリ金属 # アルカリ土類金属 $ 遷移金属 % ハロゲン & 非金属元素 ' 両性元素 １８ ∼ ２１ に対する解答群 " AlCl３ # Al２O３ $ Al（OH）３ % Cl２ & H２ ' HCl ( Na［Al（OH）４］ ) O２
２２ に対する解答群 " １．００×１０−３ # ２．００×１０−３ $ ４．００×１０−３ % ８．００×１０−３ & １．００×１０−２ ' ２．００×１０−２ ( ４．００×１０−２ ) ８．００×１０−２ ２３ に対する解答群 " １．３４ # １．６８ $ ２．０２ % １３．４ & １６．８ ' ２０．２ ( １．３４×１０２ ) １．６８×１０２ * ２．０２×１０２ ! １．３４×１０３ + １．６８×１０３ , ２．０２×１０３ - １．３４×１０４ . １．６８×１０４ / ２．０２×１０４ ２４ に対する解答群 " 合 金 # ジュラルミン $ 不動態 % ミョウバン 〔３〕 アルミニウムイオンを含む水溶液に過剰量の水酸化ナトリウム水溶液を加えると， ２５ が生成して透明な液体となる。 ２５ が生成するとき，OH−は，酸素 原子O の ２６ をAl３＋に一方的に与えて結びつく。このように，結合する原子 間において，一方の原子から ２６ が提供され，それを両方の原子が互いに共有 してできる結合を ２７ という。 ２５ に対する解答群 " 金属イオン # 錯イオン $ 双性イオン % 陽イオン ２６ に対する解答群 " 共有電子対 # 自由電子 $ 非共有電子対 % 不対電子 ２７ に対する解答群 " イオン結合 # 金属結合 $ 水素結合 % 配位結合 & ファンデルワールス力
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芳香族化合物に関する次の文章を読み，空欄 ２８ ∼ ４５ 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。 ベンゼン環は，不飽和結合をもつが非常に安定であり，不飽和結合への付加反応は起 こりにくく，環の構造が保存される置換反応のほうが起こりやすいことが知られている。 ベンゼンを出発物質とした芳香族化合物の反応経路図を以下に示す。 無水酢酸 （ウ） ＋３Cl２ 紫外線 ４１ 化合物Ｉ 化合物Ｃ ３０ 化合物Ｅ ３２ 化合物Ａ 化合物Ｆ ３３ 化合物Ｊ ４３ Cl（２ Fe） （エ） （ア） 濃 HNO ３ 濃 H ２SO ４ （オ） 濃 H２SO４ ＋３H（Ni 触媒）２ 高温・高圧 化合物Ｂ NaOH（固体） （イ） 希 H２SO４ ２８ ２９ OH ＋CO２，H２O 化合物Ｄ ３１ Sn，HCl 加圧・加熱 CO２ 無水酢酸 （ウ） 還元後中和 NaOH 化合物Ｇ ３４ 化合物Ｈ ３５ ４５ 二クロム酸カリウム 硫酸酸性溶液〔１〕 芳香族化合物Ａ∼Ｈの名称，反応や操作の名称（ア）∼（オ）をまとめると次の表のよ うになる。 化合物Ｈ 化合物Ｇ 化合物Ｆ （オ） 化合物Ｅ （エ） 化合物Ｄ （ウ） 化合物Ｃ （イ） 化合物Ｂ （ア） 化合物Ａ 反応や操作の名称 芳香族化合物の名称 ２８ ２９ ３０ ３１ ３２ ３３ ３４ ３５ ３６ ３７ ３８ ３９ ４０ ２８ ∼ ３５ に対する解答群 " アセチルサリチル酸 # アセトアニリド $ アニリン % 塩化ベンジル & クメン ' クロロベンゼン ( サリチル酸 ) サリチル酸メチル * スチレン ! トルエン + ナトリウムフェノキシド , ニトロベンゼン - ベンジルアルコール . ベンズアルデヒド / ベンゼンスルホン酸 ３６ ∼ ４０ に対する解答群 " アセチル化 # アルカリ融解 $ 塩素化 % 加 圧 & カップリング ' 共重合 ( クロロメチル化 ) けん化 * 縮合重合 ! スルホン化 + ジアゾ化 , ニトロ化 - 付加重合
〔２〕 化合物Ｉ，Ｊは，通常は起こりにくいベンゼン環の付加反応により生成する。紫外 線を当てながら塩素Cl２を反応させると，ベンゼンは塩素Cl２と反応し，最終的に化 合物Ｉ（ ４１ ）を生じる。また，ニッケルNi を触媒として高温・高圧下でベン ゼンを水素H２と反応させると，最終的に ４２ と総称される脂環式飽和炭化水 素の化合物 J（ ４３ ）が生じる。 ４１ ， ４３ に対する解答群 " アセトン # p キシレン $ シクロプロパン % シクロヘキサン & シクロペンタン ' テトラクロロメタン ( トリクロロメタン ) プロパン * ヘキサン ! ヘキサクロロシクロヘキサン ４２ に対する解答群 " アルカン # アルキン $ アルケン % シクロアルカン & シクロアルケン 〔３〕 ベンゼン環を有する化合物には，人類の生活を支えるうえで，大変有用なものが数 多く存在する。例えば化合物Ｄは，１９世紀後半から市販されている医薬品であり，現 在でも ４４ として全世界で広く利用されている。また化合物Ｇは，二クロム酸 カリウム硫酸酸性溶液と反応させることで ４５ とよばれる水に溶けにくく，安 価で実用価値の高い染料に変化する。 ４４ に対する解答群 " 抗生物質 # 解熱鎮痛剤 $ サルファ剤 % 消毒薬 ４５ に対する解答群 " アニリンブラック # イソプレン $ フェノール樹脂 % ポリスチレン
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いろいろな動物の視覚器官とそのはたらき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。 光や音などの外界からの刺激は，眼や耳などの １ で受け取られる。動物に備 わる １ には色々なものがあるが，たとえば眼には光，耳には音というように １ にはそれぞれ受け取ることのできる刺激が決まっている。光刺激を受け取る ための １ を視覚器官という。また， １ で生じた興奮は， ２ と して神経繊維を介して ３ に送られる。ヒトを含む脊椎動物の眼は非常に複雑な 構造をしているが，これは （Ａ）誘導の連鎖と呼ばれる過程により形成される。 ヒトの眼は （Ｂ） カメラに似た構造をしている。カメラのレンズに相当するのが水晶体で， 眼に入った光は，角膜と水晶体で屈折し，カメラのフィルム（光センサー）に相当する 網膜上に像を結ぶ。網膜には （Ｃ）異なる性質を持った２種類の視細胞が存在し，これらの細 胞は光の刺激を受け取ると，視神経を通して ３ へ興奮を伝え，視覚を生じる。 ヒトは暗いところから急に明るいところに出ると，一時的にまぶしく感じるが，やがて 明るさにも慣れ，物が見えるようになる。これを ４ という。一方で，明るいと ころから急に暗いところにはいると，最初は真っ暗で何も見えないが， （Ｄ） やがて暗い状態 にも慣れ，次第に物が見えるようになる。これを ５ という。 光刺激を感じ取った視細胞からの情報は，その情報を中継する細胞を介して視神経細 胞へと伝わる。視神経細胞の軸索は，網膜の１箇所に集まって網膜を貫いているため， その部分には視細胞が分布していない。したがって，この部分は光が当たってもそれを もうはん 感知することができず，ここに結ばれた像は見えない。この部分を盲斑と呼ぶ。 （Ｅ） 盲斑の 存在は簡単な実験によって確かめることができる。生
物
! "解答番号 １ ∼ ５４ #$問１ 上の文中の 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〕 " 検出器 # 瞳 孔 $ 化学信号 % 電気信号 & 間 脳 ' 大 脳 ( 視床下部 ) 暗順応 * ガラス体 ! 受容器 + 負の走光性 , 小 脳 - 正の走光性 . 明順応 問２ 下線部（Ａ）について，脊椎動物の眼の形成に関する以下の文章を読み，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。 脊椎動物の眼が形成されるとき，まず原口背唇が形成体としてはたらき，外胚葉 か ら 神 経 管 を 誘 導 す る。神 経 管 は 脳 に 分 化 し，脳 の 一 部 が ふ く ら ん で１対 の ６ を生じる。次に， ６ は形成体となって表皮から水晶体を誘導す るとともに， ７ に分化する。さらに，水晶体は表皮から ８ を誘導 する。このように，誘導が連鎖的に起こることによって各部が次々に分化する。 〔解答群〕 " 脊 索 # 脊 髄 $ 眼 胞 % 網 膜 & 瞳 孔 ' 結 膜 ( 毛様体 ) 角 膜
問３ 下線部（Ｂ）について，ヒトの眼における遠近の調節に関する以下の文章を読み， 文中の ア ∼ エ に当てはまる組みあわせとして正しいものを１つ選 べ。 ９ ヒトの眼はふつう，およそ５m 先の物体全てにピントがあうように調節されて いるが，それより近くの物 体 を 見 る と き は，水 晶 体 の 周 辺 部 に あ る 毛 様 筋 が ア し，水晶体を引っ張っているチン小帯が イ するため，水晶体の 厚さが ウ なる。その結果，焦点距離が エ なり，近くにある物体が はっきりと見えるようになる。 〔解答群〕 近 く 薄 く 弛 緩 弛 緩 $ 長 く 薄 く 収 縮 収 縮 # 長 く 厚 く 収 縮 弛 緩 " 近 く 厚 く 弛 緩 収 縮 ! エ ウ イ ア 問４ 下線部（Ｃ）について，以下のａ，ｂの問いに答えよ。 ａ．網膜をつくる２種類の視細胞に関する以下の文章を読み，文中の に 当てはまる組みあわせとして正しいものを１つ選べ。 １０ すいたい かんたい 視細胞は，形の違いからやや尖った錐体細胞と棒状の桿体細胞の２種類からな る。ヒトの錐体細胞には青錐体細胞，緑錐体細胞，赤錐体細胞の３種類があり， こ れ ら の 細 胞 は 明 る い と こ ろ で ア 光 に 反 応 し，明 暗・ イ ・ ウ の識別ができる。一方，桿体細胞は薄暗いところで エ 光に反 応し，明暗・ イ を区別できるが， ウ は識別することができない。 そのため，主に桿体細胞がはたらく夜にかけては， イ は分かっても ウ はよくわからないことが多い。
〔解答群〕 弱 い 物の形 色 強 い ( 弱 い 物の形 物の形 強 い ' 弱 い 色 物の形 強 い & 弱 い 物の形 色 弱 い % 強 い 物の形 色 弱 い $ 強 い 色 色 弱 い # 強 い 色 物の形 弱 い " 強 い 色 物の形 強 い ! エ ウ イ ア ｂ．視細胞による色の認識とその異常により生じる病気に関する以下の問いに答え よ。 １１ 赤緑色覚異常は赤色光と緑色光を吸収する視物質とよばれるタンパク質の異常 による。これらの遺伝子は X 染色体上に存在しているので，赤緑色覚異常は伴 性遺伝する。図１は赤緑色覚異常の人のいるある家族の家系図を示したものであ る。A さん（女性）と，正常な男性との間に，赤緑色覚異常の子が生まれてくる 確率は男子の場合と，女子の場合とで，それぞれ何％と予測されるか。１つ選べ。 図１ 赤緑色覚異常の人のいるある家族の家系図 A さん 正常女性 正常男性 色覚異常女性 色覚異常男性
〔解答群〕 ! 男子・女子ともに０％ " 男子５０％，女子０％ # 男子０％，女子５０％ $ 男子・女子ともに５０％ % 男子５０％，女子１００％ & 男子１００％，女子５０％ ' 男子０％，女子１００％ ( 男子１００％，女子０％ ) 男子・女子ともに１００％ 問５ 下線部（Ｄ）について，関連する以下の文章を読み，文中の に当ては まる組みあわせとして正しいものを１つ選べ。 １２ 桿体細胞がもつ感光物質（視物質）のロドプシンは ア の一種であるレチ ナールとタンパク質（オプシン）からなる。ロドプシンは強い光を受けると活性化 して構造が変化し，最終的にはレチナールとオプシンに分離するが，分離したレチ ナールとオプシンは，暗所で再びロドプシンに再合成される。 ア が慢性的 に不足すると イ になるのは，このロドプシンの再合成ができず，桿体細胞 が興奮しないからである。このように暗所ではロドプシンの濃度が ウ ，明 所ではロドプシンの濃度が エ なってその明るさに適応するように調節され ている。 〔解答群〕 低 く 高 く 近 視 ビタミン E ( 高 く 低 く 白内障 ビタミン E ' 低 く 高 く 夜盲症 ビタミン E & 高 く 低 く 色覚異常 ビタミン E % 低 く 高 く 近 視 ビタミン A $ 高 く 低 く 白内障 ビタミン A # 低 く 高 く 夜盲症 ビタミン A " 高 く 低 く 色覚異常 ビタミン A ! エ ウ イ ア
問６ 下線部（Ｅ）の盲斑の存在を調べるために以下のような実験を行なった。図２の ように，中央に黒丸印（●）を描き，その横に線を引いた紙を眼の高さに置き， ８０cm 離れた所から右眼だけで見るようにした。まずはじめに，黒丸印（●）が眼 の正面にくるようにし，正面を見つめたまま眼を動かさないようにして，少しずつ 紙を右にずらしていった。その結果，黒丸印（●）はある時点で見えなくなるが， さらに紙を右にずらしていくと再び見え始めるようになった。黒丸印（●）が見え なかった間隔（距離）を５cm，眼球の直径を２cm とすると，盲斑の直径はいくら か。 １３ cm 紙を動かす方向 ５cm 中央に黒丸印（●）を描いた紙 眼球（直径を２cm とする） ８０cm 図２ 眼と盲斑を調べるための紙との位置関係 〔解答群〕 " ０．０１３ # ０．０２ $ ０．０３２ % ０．１２５ & ０．２ ' ０．３２ ( ０．５ ) １．２５ * ２ ! ３．２
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植物の成長調節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。 オーキシンは植物ホルモンとして最初に認識された物質である。１９世紀末から２０世紀 初頭にかけて多くの研究者によって行われた （Ａ） 光屈性の研究を通じて，植物で合成される 成長促進物質の存在が示され，その後，１９３１年にケーグルらによりこの物質が （Ｂ） インドー ル酢酸であることが明らかにされた。一方，ジベレリンは１９２６年に黒沢英一により発見 されたが，当初はイネ馬鹿苗病菌が分泌する病原物質として認識されたもので，植物体 内でジベレリンが合成されることが明らかとなったのは１９５０年代になってからである。 オーキシンは，光屈性の他に （Ｃ）頂芽優勢や重力屈性に関わっており，植物体内を（Ｄ）極性移 動することが知られている。ジベレリンは果実の成長や種子の発芽促進に関わっている。 また， （Ｅ） オーキシンとジベレリンはともに茎の伸長成長を促進するが，その作用のしくみ は異なることが示されている。 問１ 下線部（Ａ）に関して，下図のようにマカラスムギの幼葉!に雲母片を差しこん で一方向から光を当て，幼葉!の屈曲を調べた。 光 雲母片 幼葉 ａ 光の当たる側に 雲母片を差しこむ 幼葉 ｂ 光と反対側に 雲母片を差しこむ 雲母片 雲母片 幼葉 ｃ 光の方向と垂直に 雲母片を差しこむ 雲母片 ｄ 光の方向と平行に 雲母片を差しこむ 幼葉 図 マカラスムギの光屈性に関する実験ａ∼ｄの幼葉!はどのように成長するか。それぞれ１つ選べ。ただし，同じものを 繰り返し選んでもよい。 ａ １４ ，ｂ １５ ，ｃ １６ ，ｄ １７ 〔解答群〕 ! 光の方向へ屈曲する " 光と反対の方向へ屈曲する # 屈曲しない 問２ 下線部（Ｂ）と同じはたらきをもつものはどれか。２つ選べ。ただし，解答順序 は問わない。 １８ ， １９ 〔解答群〕 ! オキサロ酢酸 " ジャスモン酸 # ナフタレン酢酸 $ DDT % ２，４ D & ピルビン酸 問３ 下線部（Ｃ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ２０ ア．頂芽を切り取ったあと切り口にオーキシンを塗布すると側芽の成長が促進され る。 イ．頂芽に由来するオーキシンは，側芽の成長に必要なサイトカイニンの合成を妨 げ，それによって側芽の成長を抑制する。 ウ．茎と根では重力に対する屈性の方向が異なるが，これは茎の成長を抑制する オーキシン濃度が根では成長を促進するためである。 エ．根冠の細胞には貯蔵デンプンを多く含むアミロプラストという細胞小器官があ る。根を横向きに置くと，この細胞小器官が重力に従って下側へ移動し，オーキ シンは根の下側に輸送されるようになる。
〔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 下線部（Ｄ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ２１ ア．極性移動とはオーキシンの植物体内での移動が常に重力に従っておきることを いう。 イ．オーキシンの極性移動は，オーキシンを細胞外から細胞内へ取り込むタンパク 質の分布により制御される。 ウ．ヤナギなどの茎を切り取り置いておくと，先端側から芽が，基部側から根がで る。上下逆さに置いても先端側から芽が，基部側から根がでる。 エ．茎では，オーキシンの輸送に関わる PIN タンパク質が基部側の細胞膜に集中 して存在している。 〔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５ 下線部（Ｅ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ２２ ア．オーキシンがはたらくと，細胞壁の繊維間の結びつきが緩む。 イ．ジベレリンは細胞骨格の微小管の方向を制御して，細胞が縦方向に成長しやす いように細胞壁の構造を変える。 ウ．オーキシンの作用により横方向への伸長は抑制される。 エ．ブラシノステロイドはジベレリンと同様に細胞骨格の微小管の方向を制御して 伸長を促進する。 〔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 - アとウとエ . イとウとエ / アとイとウとエ
問６ ジベレリンの合成や伝達に関わる遺伝子に変異が生じると，草丈が正常型より低 わいせい い矮性の植物体ができる。ある植物種において，矮性変異株 P と Q が得られた。 P と Q は，それぞれ異なる１つの遺伝子のみに変異が生じていることがわかって いる。また，P と Q において矮性の原因となっている遺伝子は連鎖していないも のとする。これらと正常型の純系株 W を用いて以下に示す交配試験を行った。 交配１．P の自家受粉 交配２．P と W の交配 交配３．Q の自家受粉 交配４．Q と W の交配 交配５．P と Q の交配 交配１から得られた子は，すべて矮性となった。交配２から得られた子は，すべ て正常となった。交配３から得られた種子のおよそ １ ４は発芽せず（不発芽種子）， また，発芽した子における表現型の分離比は正常：矮性＝１：２となった。交配４ から得られた種子はすべて発芽し，子における表現型の分離比は正常：矮性＝１：１ となった。また，交配５から得られた子はすべて発芽し，子における表現型の分離 比は正常：矮性＝１：１となった。 表 交配１∼５より得られた子における表現型および不発芽種子の分離比 ０ ： １ ： １ 交配５ P と Q の交配 ０ ： １ ： １ 交配４ Q と W の交配 １ ： ２ ： １ 交配３ Q の自家受粉 ０ ： ０ ： １ 交配２ P と W の交配 ０ ： １ ： ０ 交配１ P の自家受粉 不発芽種子 ： 矮 性 ： 正 常 さらに，交配５で得られた子のうち矮性個体と P を交配すると，得られた種子 はすべて発芽し，表現型の分離比は正常：矮性＝１：３となった。
次のａ∼ｄの交配から得られる子の表現型および不発芽種子の分離比はどうなる か。それぞれ１つ選べ。 ａ．交配５で得られた子のうち正常個体を Q と交配する。 ２３ ｂ．交配５で得られた子のうち正常個体を自家受粉する。 ２４ ｃ．交配５で得られた子のうち矮性個体を自家受粉する。 ２５ ｄ．交配５で得られた子のうち正常個体と矮性個体を選び交配する。 ２６ 〔解答群〕 " 正常：矮性：不発芽種子＝０：１：０ # 正常：矮性：不発芽種子＝０：１：１ $ 正常：矮性：不発芽種子＝１：１：０ % 正常：矮性：不発芽種子＝１：２：１ & 正常：矮性：不発芽種子＝１：３：０ ' 正常：矮性：不発芽種子＝２：１：０ ( 正常：矮性：不発芽種子＝２：１：１ ) 正常：矮性：不発芽種子＝３：１：０ * 正常：矮性：不発芽種子＝３：５：０ ! 正常：矮性：不発芽種子＝３：９：４ + 正常：矮性：不発芽種子＝５：３：０ , 正常：矮性：不発芽種子＝９：３：４ - 正常：矮性：不発芽種子＝９：４：３
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生態系における物質の生産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。 生産者（植物）は光合成によって有機物を合成する。この有機物は生産者に利用され るとともに，上位の （Ａ） 栄養段階の消費者（動物）にも受け渡される。 一定面積内の生産者が一定期間内に光合成によって生産する全有機物量を ２７ 量という。また， ２７ 量から， ２８ により消費された有機物量を差し引い た量は純生産量とよばれる。純生産量から生産者である植物が体の一部を一次消費者に よって食べられる ２９ 量と落葉・落枝などで落とす量を引いたものを ３０ 量という。 消費者は栄養段階が一段下位の生物を ３１ するが，一部を未消化のまま体外に 排出する。 ３１ 量からこの排出量を差し引いたものを ３２ 量といい，生産 者における ２７ 量に相当する。 その際，落葉・落枝や遺体・未消化物等の有機物は， ３３ 者と呼ばれる菌類や 細菌類の作用によって無機物に変化していく。最終的に，生産された有機物に含まれる 炭素（C）は，生産者・消費者・ ３３ 者の ２８ により二酸化炭素（CO２） として大気中に戻る。 また， （Ｂ） それらの無機物中の窒素（N）は生産者によって再利用され，一部は ３４ によって N２として大気中に戻される。すなわち， （Ｃ）N も形態を変えながら生態系を循環 している。 一方，ある時点における一定面積内に存在する生物体の量は現存量とよばれ，乾燥重 量や （Ｄ） エネルギー量で示される。 （Ｅ） 地球上の純生産量と現存量は，生態系ごとに異なってお り，それぞれの生態系の特徴を反映している。問１ 上の文中の に当てはまるものをそれぞれ１つ選べ。 〔解答群〕 " 有 効 # 総生産 $ 合 成 % 呼 吸 & 成 長 ' 同 化 ( 共 生 ) 転 流 * 被 食 ! 摂 食 + 枯 死 , 循 環 - 発 酵 . 脱 窒 / 分 解 0 蒸 発 問２ 下線部（Ａ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ３５ ア．一次消費者を食べる植物食性動物を二次消費者という。 イ．有機物は栄養段階を食物網にしたがって移動する。 ウ．生態系に含まれる生物の個体数を，生産者からより高次の栄養段階へと積み重 ねたものを生物量ピラミッドという。 エ．生物の個体数は，どのような生態系においても栄養段階が上位になるほど，必 ず下位の段階よりも減少する。 〔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 - アとウとエ . イとウとエ / アとイとウとエ
問３ 下線部（Ｂ）に関して，以下の有機物のうちで，窒素を含むものをすべて含む組 みあわせはどれか。１つ選べ。 ３６ ア．DNA イ．乳 酸 ウ．アスパラギン酸 エ．グルコース 〔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 下線部（Ｃ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ３７ ア．根粒菌は大気中の N２をアンモニウムイオンに変えることができる。 イ．生物の遺体・排出物などの有機物中の窒素化合物は，菌類や細菌類のはたらき によりアンモニウムイオンに分解され，硝化菌によって硝酸イオンになる。 ウ．硝化菌は化学合成細菌の一種で，酸化反応時の化学エネルギーを利用して窒素 固定を行う。 エ．硝化菌には，アゾトバクターやクロストリジウムなどの種類がある。 〔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５ 下線部（Ｄ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ３８ ア．光合成によって生産者が固定した光エネルギーは，化学エネルギーとして有機 物中に蓄えられている。 イ．有機物の移動によって生産者から消費者に移動した化学エネルギーは，消費者 の生命活動に利用されるが，一部は熱エネルギーとして放出される。 ウ．栄養段階が上位の生物ほど，利用できる化学エネルギー量は減少する。 エ．化学エネルギーは，一部が熱エネルギーに変化しながら生態系を循環する。 〔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 - アとウとエ . イとウとエ / アとイとウとエ
問６ 以下の表を参照して，下線部（Ｅ）に関する以下の記述のうち，正しいものをす べて含む組みあわせを１つ選べ。 ３９ 表 主要な生態系における生産者の平均現存量と平均純生産量 （乾燥重量の推定値） ０．３３ ３．６ ５１０．０ 地球合計 ０．１５ ０．０１ ３６１．０ 海洋合計 ０．１３ ０．００３ ３３２．０ 外洋域 ０．４７ ０．１ ２９．０ 浅海など ０．７７ １２．３ １４９．０ 陸地合計 ０．２５ ０．０３ ２．０ 湖沼・河川 ２．００ １５．０ ２．０ 湿 原 ０．６５ １．０ １４．０ 農耕地 ０．０６ ０．４ ５０．０ 荒 原 ０．７９ ３．１ ２４．０ 草 原 １．４０ ２９．８ ５７．０ 森 林 平均純生産量 （kg／（m２・年）） 平均現存量 （kg／m２） 面 積 （１０６km２） 生 態 系 ア．地球全体における森林と湿原の純生産量を比較すると，森林の方が純生産量は 大きい。 イ．海洋の平均純生産量は陸地の平均純生産量に比べて小さいが，地球全体の純生 産量では海洋の方が大きくなる。 ウ．純生産量あたりの現存量（現存量÷純生産量）は，その生態系における有機物 が入れ替わる平均時間のおおよその値を示し，この値が最も小さいのは，作物を 頻繁に収穫する農耕地である。 エ．地球全体の現存量のうち，７０％は陸地を起源としている。
〔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７ 表から，森林において，生産者が１年間に有機物（C６H１２O６）として固定する CO２の総量（kg）に最も近い値を１つ選べ。 ４０ kg なお，光合成反応は以下の式で表される。原子量は，H＝１．０，C＝１２．０，O＝１６．０ とする。 ６CO２＋１２H２O 01 C６H１２O６＋６O２＋６H２O 〔解答群〕 " １．１７×１０８ # １．１７×１０１０ $ １．１７×１０１２ % １．１７×１０１４ & ５．４４×１０７ ' ５．４４×１０９ ( ５．４４×１０１１ ) ５．４４×１０１３ * ２．４９×１０１１ ! ２．４９×１０１３ + ２．４９×１０１５ , ２．４９×１０１７
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生体におけるイオンチャネルによる情報伝達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。 多細胞生物では，体を構成する数多くの細胞が情報伝達を行い互いに影響しあうこと で恒常性を保っている。イオンチャネルは，情報伝達に関与する代表的なタンパク質の ひとつであり，生体内では様々な ４１ 上に存在している。 イオンチャネルによる情報伝達を可能にしている最も重要なしくみの１つが，細胞が もつ膜電位である。ほとんどの細胞ではナトリウムポンプのはたらきによって細胞膜を 介して，細胞の内側と外側で ４２ と ４３ のイオンの濃度差（濃度勾配）が つくられている。細胞膜には，各イオンの濃度勾配によって，乾電池のように電流を流 そうとする力（起電力）がイオンごとに生じる。細胞膜上には ４３ を常に通すイ オンチャネルが存在する。一方で，負電荷をもつイオンを常に通すイオンチャネルは少 ないので，正電荷をもつ ４３ と負電荷をもつ陰イオン間でのバランスに崩れが生 じ，細胞膜は ４３ の細胞内外の濃度差によって生じる起電力とほぼ一致する膜電 位をもつようになる。 情報伝達に関与するタンパク質のうち，伝達物質依存性イオンチャネルは，神経細 胞―神経細胞間と神経細胞―筋肉間の情報伝達を担っている。神経伝達物質にはアセチ ルコリン，セロトニンやγ アミノ酪酸などがあり，それぞれに対する （Ａ） 神経伝達物質受 容体が存在する。アセチルコリンによる神経伝達の場合，アセチルコリンが ４４ の末端から放出されると，放出されたアセチルコリンは ４５ に速やかに広がり， 隣接する神経細胞の細胞膜に多数存在する受容体タンパク質であるアセチルコリン受容 体と結合する。アセチルコリンがアセチルコリン受容体に結合すると，その ４６ が変化し，チャネルが開いて ４２ などが細胞内に流入し， ４７ シナプス後 電位が発生する。この変化が閾値をこえると，電位依存性イオンチャネルの活性化を引 き起こし，活動電位が発生する。 （Ｂ） 発生した活動電位は連続的に ４４ 上をその末端 まで伝わり，次の細胞へと一方向性の神経伝達が行われる。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〕 " 核 膜 # 立体構造 $ 細胞質 % デスモソーム & カリウムイオン ' グリア細胞 ( ナトリウムイオン ) 塩化物イオン * シナプス間隙 ! 抑制性 + シュワン細胞 , カルシウムイオン - 一次構造 . 生体膜 / 遺伝子配列 0 染色体 1 中 性 2 興奮性 3 神経軸索 4 揮発性 問２ 下線部（Ａ）に関して，次の実験を行った。 まず初めに，アセチルコリン受容体と緑色蛍光タンパク質（GFP）が一繋がり のタンパク質として転写・翻訳されるようにそれぞれの遺伝子を連結し，適当なプ ロモーターと連結したうえで培養細胞に導入した。この培養細胞は，神経細胞と同 じ性質を示し，アセチルコリン受容体は GFP と連結しても機能に影響がないもの とする。 遺伝子を導入した培養細胞は，細胞の生育状態を良好に保つために新鮮な生理食 塩水が絶えず供給されるように特別に設計した容器に移したのち，微小電極を刺入 し細胞の膜電位を継続的に記録した。微小電極を刺入した状態で，一時的にアセチ ルコリンを添加したところ膜電位の変化が観察され，同時に GFP からの蛍光を観 察するために紫外線をあてたところ緑色の蛍光が観察された。 ａ．この実験で培養細胞の膜電位を測定した結果を説明した次の記述のうち，正し いものをすべて含む組みあわせはどれか。１つ選べ。 ４８ ア．微小電極を刺入したところ，電位測定装置は０mV の値を示した。 イ．微小電極を刺入したところ，電位測定装置は＋３０mV の値を示した。 ウ．アセチルコリンを添加したところ，電位記録装置の目盛りは直ちにプラス側 に振れた。 エ．アセチルコリンを添加した際に生じた膜電位の変化は，実験が終わるまで継 続した。
〔解答群〕 " アのみ # イのみ $ ウのみ % エのみ & アとウ ' アとエ ( イとウ ) イとエ * ウとエ ! アとウとエ + イとウとエ ｂ．培養細胞の顕微鏡観察を行った結果を説明した記述のうち，正しいものをすべ て含む組みあわせはどれか。１つ選べ。 ４９ ア．蛍光は細胞膜で観察された。 イ．蛍光は核で観察された。 ウ．蛍光はミトコンドリアで観察された。 エ．蛍光は細胞の外で観察された。 〔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３ 下線部（Ｂ）に関する次の記述のうち，正しいものをすべて含む組みあわせはど れか。１つ選べ。 ５０ ア．電位依存性イオンチャネルは常に活動電位に反応できる状態をとる。 イ．有髄神経線維では髄!が電流を通しにくいため，興奮がランビエ絞輪からラン ビエ絞輪へ伝わる跳躍伝導がみられる。 ウ．活動電位の伝達速度は，温度や神経線維の太さにはそれほど影響を受けない。 エ．活動電位は，刺激を強くすれば強くするほど大きくなり，伝わる速度も速くな 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 下線部（Ｂ）に関して，生物種の違いによる神経伝達の速度の違いを調べるため に次のような実験を行った。 （１） カエルとザリガニからそれぞれ約１５０mm の長さのひとつながりの神経標 本を注意深く摘出し，生理食塩水に浸した。 （２） 生理食塩水中で，摘出した神経標本に刺激電極（S）と，互いに独立した記 録電極（M）と（N）を順に設置した。刺激電極（S）は神経標本の末端近く に，記録電極（M）は刺激電極（S）から約７０mm，記録電極（N）は記録電 極（M）から正確に６０mm の位置に設置した。 （３） 刺激電極（S）から神経標本に電気刺激を与え，神経標本を伝わる活動電位 を記録した。 実験結果をまとめた下の表中の に当てはまるものをそれぞれ１つ選び， 表を完成させよ。 表 カエルとザリガニの神経標本における活動電位の伝わり方 ４０ １．８ ８．７ ４．７ 速度（メートル／秒） N 地点 M 地点 生物名 活動電位が伝わった時間（ミリ秒） ５１ ５２ ５３ ５４ （１秒＝１，０００ミリ秒）
〔解答群〕 ５１ ， ５２ に対する解答群 " カエル # ザリガニ ５３ ， ５４ に対する解答群 " ０．１ # ０．２ $ １．０ % １．５ & ２．０ ' ２．２ ( ３．０ ) ３．３ * ４．０ ! ４．４ + ５．０ , ５．５ - １０．０ . １５．０ / ２０．０ 0 ２５．０ 1 ３０．０ 2 ３５．０ 3 ４０．０ 4 ４５．０
