平成 28 年度岡山大学大学院医歯薬学総合研究科
博士前期課程

第1回

ページ

受験科目名

P 1 ~ P 6

① 有機化学

P 7 ~ P10

② 物理化学・分析化学

P11 ~ P14

③ 生命科学I

P15 ~ P18

④ 生命科学II

薬学基礎科目試験問題

答 案 作 成 上 の 注 意

１．問題冊子１冊（18 ページ），解答用紙は 3 枚です。

２． 薬学基礎科目は①～④の科目のうち，３科目を選択してください。

３．解答用紙に【受験科目名】及び【受験番号】を記入してください。
解答は科目毎に別の解答用紙に書いてください。

４．問題冊子は持ち帰ってください。

2016
Entrance ExaminationFor
The Master Course
Okayama University
Graduate School of Medicine, Dentistry and Pharmaceutical Sciences

Basic Pharmaceutical Subjects

Subject 1:
Subject 2:
Subject 3:
Subject 4:

P1~P6
P 7 ~ P10
P11 ~ P14
P15 ~ P18

Organic Chemistry
Physical Chemistry and Analytical Chemistry
Life Science I
Life Science II

Instructions to international examinees:
1: There are one booklet and three answer sheets.
2: Answer three out of the four subjects in English.
3: Write your examinee number and your name on each answer sheet.
4: Write the subject name on each answer sheet.
5: Use a separate answer sheet for each subject. You may use both sides of the sheet.
6: You may take out this booklet.

①有機化学第１問
次の化合物 1〜7 について以下の問１〜問５に答えよ。

問１ 化合物 1 の共鳴構造を全て記せ。

問２ 化合物 2 をモノニトロ化するときの配向性 (置換反応がおこる位置) を，下の例に従って矢印
で記せ。
(例)

問３ 化合物 3 と化合物 6 を化合物 7 の存在下，ベンゼン中で反応させると，化合物 8 が得られる。
化合物 8 の構造式を記せ。

問４ 化合物 4 と ホルムアルデヒドおよび化合物 7 を用いてエタノール中で反応させると，中間体のイオンの生成を経由して，化合物 9 を与える。中間体のイオンと化合物 9 の構造式をそれぞれ記せ。またこの反応名 (人名反応) を記せ。

問５ 化合物 5 と無水酢酸を塩化アルミニウム存在下，ジクロロメタン中で反応させると，化合物 10が得られる。化合物 10 の構造式を記せ。なお化合物 10 の 1H NMR スペクトルのデータは以下の通りである。
1

H NMR (CDCl 3 ) δ = 2.25 (s, 3H), 2.55 (s, 3H), 3.89 (s, 3H), 6.74 (d, 1H), 6.89 (s, 1H), 7.77 (d,

1H).

~1~

第２問
下の反応式１と実験に関する以下の問１〜問５に答えよ。

(反応式 1)

シクロヘキセノール (化合物 A) のジクロロメタン溶液を 0 ℃ に冷却し， ( ア ) のジクロロメタン溶液を 1 時間で滴下した後， 0 ℃で 24 時間攪拌した。反応液をろ過し，ろ液を ① 亜硫酸ナ
トリウム水溶液，② 炭酸水素ナトリウム水溶液，水で順次洗浄した。硫酸マグネシウムで乾燥後，溶媒を留去し，残渣を減圧蒸留で精製して得られた 2,3−エポキシシクロヘキサノールの syn 体(化合物 B) /anti 体 (化合物 C) 比は，96 : 4 となった。

問１ ( ア) に適切な試薬を記せ。

問２ 下線①ならびに②の操作の意義を，それぞれ記せ。

問３ 化合物 B と C の構造式をそれぞれ記せ。

問４ 2,3−エポキシシクロヘキサノールが生成する反応機構について，電子の流れを表す矢印を使って記せ。また syn 体の生成が優位となる理由を記せ。

問５ 化合物 A の水酸基をトリメチルシリル基で保護した化合物を用いて同様の反応を行った場合，

syn 付加ならびに anti 付加のどちらの生成が優位となるか記せ。またその理由も併せて記
せ。

~2~

第３問
下の反応式 2 は，opioid receptor-like 1 受容体アンタゴニストである化合物 4 の合成法である。以
下の問１〜問３に答えよ。

(反応式 2)問１ reaction A に該当する反応条件 (用いる試薬等) を記せ。

問２ 化合物 2 から化合物 3 へ至る反応機構を，電子の流れを表す矢印を使って記すと共に，その反応名 (人名反応) を記せ。

問３ 化合物 3 から化合物 4 への変換における反応名 (人名反応) を記すと共に，化合物 4 の構造式を記せ。

~3~

Organic Chemistry
１ Answer the following questions regarding the compounds described below.

(１) Draw all resonance structures of compound 1.

(２) Draw the orientation (the position of substitution reaction) as the example described
below in case of the mononitration of compound 2.
(ex)(３) Compound 8 is obtained from the reaction of compound 3 with compound 6 in thepresence of compound 7 in benzene. Draw the structure of compound 8.

(４) Compound 9 is obtained from the reaction of compound 4 with formaldehyde in ethanol
via the production of intermediate ion. Draw the structures of the intermediate ion
and compound 9, respectively. Also, answer the name reaction of this reaction.

(５) Compound 10 is obtained from the reaction of compound 5 with acetic anhydride in thepresence of AlCl 3 in dichloromethane. Draw the structure of compound 10. The
data of 1H NMR spectrum of compound 10 is written as below.
1H NMR (CDCl3 ) δ = 2.25 (s, 3H), 2.55 (s, 3H), 3.89 (s, 3H), 6.74 (d, 1H), 6.89 (s, 1H),

7.77 (d, 1H).

~4~

２ Answer the following questions regarding the scheme 1 and experimental.

(Scheme 1)

A solution of cyclohexenol A in CH 2 Cl 2 was cooled to 0 °C. A solution of ( a ) in CH 2 Cl 2
was added to a solution of cyclohexenol A in CH 2 Cl 2 for an hour. The reaction was stirred
at 0 °C for 24 hours. The reaction solution was filtered under vacuum. The filtrate waswashed with ① Na 2 SO 3 , ② NaHCO 3 , and water, dried with MgSO 4 , and concentrated toafford the crude compound. The crude compound was then purified with distillation under
reduced pressure to afford a 96 : 4 ratio of syn form B : anti form C of ③ 2,3-epoxycyclohexanol.

(１) Answer the reagent for (a).

(２) Explain the meanings of experimental manipulations regarding the underline ① and ②,
respectively.

(３) Draw the structures of syn form B and anti form C, respectively.

(４) Draw the mechanism of this reaction regarding the underline ③ using arrow-pushing
which describes electron movements. Also, explain why the production of syn form B
was superior.

(５) Which additional reaction of syn or anti is superior if compound A is a3-trimethylsiloxycyclohexene. Also, explain the reason chemically.

~5~

３ The following scheme 2 represents the synthetic route of compound 4, as the opioid
receptor-like 1 (ORL-1) receptor antagonist. Answer the following question.

(Scheme 2)(１) Answer the condition (the reagents used, etc.) for reaction A.

(２) The transformation from compound 2 to compound 3 is name reaction. Write the nameof this reaction, and draw the mechanism of this reaction using arrow-pushing which
describes electron movements.

(３) The transformation from compound 3 to compound 4 is name reaction. Write thename of this reaction, and draw the structure of the compound 4.

~6~

②物理化学・分析化学
第1問
物質 A（濃度 [A]）から，2 つの一次反応により，物質 B（濃度 [B]）と物質 C（濃度 [C]）を生成す
る平行反応を考える。以下の問１～問４に答えよ。数式の導出過程，数値の計算過程も必ず解答用紙に記すこと 。数値は単位も記し，有効数字は 2 桁で記すこと。ln 2 = 0.69，ln 3 = 1.1 とする。
なお、逆反応は考えなくて良い。
問１ 物質 A から物質 B の反応（化学反応式 A→B）の速度定数を k 1 ，物質 A から物質 C の反応（化学反応式 A→C）の速度定数を k 2 ，時間を t とする。物質 A の減少速度（-d[A]/dt)，
物質 B の増加速度（d[B]/dt)，物質 C の増加速度（d[C]/dt）を数式で記せ。ただし，必要に応じて [A]，k 1 ，k 2 を用いてよい。
問２ 物質 A の初濃度を [A] 0 とし，物質 B，物質 C の初濃度を 0 とする。時間 t における濃度[A] を数式で記せ。ただし，必要に応じて [A] 0 ，k 1 ，k 2 ，t を用いてよい。
問３ 時間 t における濃度 [B] を数式で記せ。ただし，必要に応じて [A] 0 ，k 1 ，k 2 ，t を用いてよい。
問４ 反応開始から 10 分後，[A] = 0.30 mM，[B] = 0.10 mM，[C] = 0.20 mM となった。速度定数 k 1 ，k 2 を数値で記せ。

~7~

第２問

緩衝液に関する以下の問に答えよ。（計算問題においては計算の過程も必ず解答用紙に記すこと）

問１ H 2 PO 4 — の酸・塩基としての性質を BrØnsted-Lowry の定義に基いて記せ。

問２ 0.1 mol NaH 2 PO 4 と 0.01 mol Na 2 HPO 4 を秤取し，水に溶かして 1 L として調製した緩衝液の pH を算出せよ。ただし，リン酸の酸解離定数は，pKa 1 = 2.12、pKa 2 = 7.21
および pKa 3 = 12.32 とする。

問３

0.2 M の酢酸ナトリウムと 0.2 M の酢酸を含むように調製した 1 L の緩衝液に 0.1 molの水酸化ナトリウムを添加した場合の pH を算出せよ。ただし，水酸化ナトリウムの添加による緩衝液の容積変化は無視できるものとする。酢酸の pKa は，4.76 とし，必要があれば以下の数値を使用すること（log 2 = 0.30，log 3 = 0.48，log 5 = 0.70）。

~8~

Physical Chemistry and Analytical Chemistry1
We consider two parallel first-order reactions from the substance A (its concentration, [A]) to thesubstance B (its concentration, [B]) and the substance C (its concentration, [C]). Answer thefollowing questions. You must describe the processes to derive equations and to calculate numericalvalues on the answer sheet. Numerical values with units should be described with two significant
digits. You can use ln 2 = 0.69 and ln 3 = 1.1, if needed. It is not necessary to consider their reverse
reactions.
(1) In these reactions, the rate constant of the reaction from A to B (its chemical equation, A→B),
the rate constant of the reaction from A to C (its chemical equation, A→C), and the time areexpressed as k 1 , k 2 , and t, respectively. Answer the equations showing the rate of the decrease
in A (-d[A]/dt), the rate of the increase in B (d[B]/dt), and the rate of the increase in C
(d[C]/dt). You can use [A]，k 1 ，and k 2 , if needed.
(2) Initial concentration of the substance A is [A] 0 , whereas those of the substance B and C are 0.
Answer the equation showing the concentration [A] at time t. You can use [A] 0 ，k 1 ，k 2 ，and t，if needed.
(3) Answer the equation showing the concentration [B] at time t. You can use [A] 0 ，k 1 ，k 2 ，and t，if needed.
(4) The concentrations of the substances were changed to [A] = 0.30 mM, [B] = 0.10 mM, and[C] = 0.20 mM, 10 min after the start of the reactions. Answer the rate constants k 1 and k 2 asnumerical values.

~9~2
Answer the following questions about buffer solution. (You must describe the processes incalculation of numerical values on the answer sheet.)(1) Explain the properties of H 2 PO 4 — as acid and base according to the Brønsted-Lowry
definition.

(2) Calculate the pH value of a buffer solution prepared by dissolving 0.1 mol NaH 2 PO 4 and0.01 mol Na 2 HPO 4 into H 2 O to make 1 L of the buffer solution? The pKa values ofphosphoric acid are pKa 1 = 2.12, pKa 2 = 7.21, and pKa 3 = 12.32.

(3) Calculate the pH of the solution after adding 0.1 mol of sodium hydroxide to 1 L buffer
solution containing 0.2 M sodium acetic acid and 0.2 M acetic acid. Assume that volume
change of the buffer solution after the addition of sodium hydroxide is negligible. The pKavalue of acetic acid is 4.76. Use the following values if necessary (log 2 = 0.30, log 3 =0.48, log 5 = 0.70).

~ 10 ~

③生命科学Ⅰ
図１は糖と脂質の代謝経路を示したものである。次の文章を読み，問１〜問７に答えよ。

体内に取り込まれた脂質は（ア）と呼ばれるリポタンパク質に取り込まれて，小腸からリンパ管を経て血中に放出される。組織ではリポタンパク質リパーゼにより（ア）のトリアシルグリセロールが分解され，脂肪酸が遊離する。この脂肪酸は組織の細胞に取り込まれて利用される。
細胞内に取り込まれた脂肪酸はアシルカルニチン輸送体によって，（

イ

）に輸送さ

れ，β酸化で分解される。β酸化によって生成されたアセチル CoA は TCA 回路で代謝されて ATP を産生する。①飢餓状態ではβ酸化が亢進し，アセチル CoA からケトン体が生成される。ケトン体は肝臓を除く各種臓器でエネルギー源として利用される。
一方，脂肪酸の合成はマロニル CoA を基質として，細胞質に存在する酵素（

ウ）により行われる。脂肪酸合成の調節を行っているのはマロニル CoA を生成する②アセチル
CoA カルボキシラーゼである。この酵素の活性は，脂肪酸合成の最終産物であるパルミト
イル CoA によって阻害され，クエン酸によって促進される。これにより，脂肪酸合成を調節している。また，アセチル CoA カルボキシラーゼの生成物である③マロニル CoA はカ
ルニチンアシルトランスフェラーゼを阻害する。

図1~ 11 ~

問１

（

ア

）〜（

ウ

）に適切な語句を記せ。

問２ アセチル CoA は TCA 回路の基質となるが，哺乳動物はアセチル CoA からグルコー
スを正味で合成することができない。その理由を記せ。

問３

ケトン体は３つの物質からなる物質群の総称である。これら３つの物質名を記せ。

問４

ピルビン酸カルボキシラーゼはアセチル CoA によって活性化される。脂質代謝におけるこの活性化の意義を簡潔に記せ。

問５

下線①のように，飢餓状態ではアセチル CoA が生産されるが，TCA 回路はこれを充分に代謝できないため，ケトン体が生成される。飢餓状態で TCA 回路が充分に機能しない理由を記せ。

問６ 下線②に関して，アセチル CoA カルボキシラーゼはインスリンとグルカゴンによって活性の調節を受ける。この酵素を活性化するのはどちらか記せ。また，そのように推定した理由を記せ。

問７ 下線③に関して，マロニル CoA がカルニチンアシルトランスフェラーゼ活性を阻害する生理的な意義を記せ。

~ 12 ~

Life science 1
Figure 1 shows metabolic map of sugars and fatty acids. Read the following text, andanswer the questions.

Dietary fat is transferred to a lipoprotein known as (A), and released to blood systemthrough lymphatic vessels. In tissues, lipoprotein lipase digests triacylglycerols in the(A), and releases fatty acids. Cells uptake these fatty acids and utilize for its activity.

Fatty acids taken up by cells are transported into (B) by acylcarnitine translocase

and metabolized through b-oxidation. Then, acetyl-CoA generaed by b-oxidation ismetabolized by TCA cycle and produce ATP. ①Under starvation, b-oxidation is stimulated
and produces ketone bodies. These ketone bodies are used as an energy source in various
tissues except for liver.
On the other hand, fatty acid is synthesized by cytoplasmic enzyme: (C) usingmalonyl-CoA as a substrate. Fatty acid synthesis is regulated by ②acetyl-CoA carboxylasethat synthesizes malonyl-CoA. Activity of this enzyme is inhibited by final product of fatty
acid synthesis: palmitoyl-CoA and stimulated by citric acid. By this, fatty acid synthesis isregulated. ③ Malonyl-CoA, product of acetyl-CoA carboxylase, inhibits carnitine
acyltransferase.

Figure 1.

~ 13 ~

(1)Write appropriate terms for（

A

） ~ （

C

）.

(2) In mammalian, it is impossible to achieve net synthesis of glucose from acetyl-CoA
although it is a substrate of TCA cycle. Explain the reason for this.

(3) Ketone body is a name for three compounds. Write the name of these threecompounds.

(4)

Pyruvate carboxylase is activated by acetyl-CoA. Write the significance of thisactivation in fatty acid metabolism.

(5)

As described in underline ①, acetyl-CoA is produced under starvation. However, it
is metabolized to ketone bodies since TCA cycle is not working well. Explain why
TCA cycle is not well functioned under starvation.

(6)

About the underline ②. Acetyl-CoA carboxylase is also regulated by insulin andglucagon. Which endocrine hormone stimulates this enzyme? Write the endocrine
hormone name. Also, explain the reason.

(7)

About

the

underline③ .

Explainphysiologicalacyltransferase inhibition by malonyl-CoA.

~ 14 ~

significanceofcarnitine

④生命科学Ⅱ
第１問
真核生物の染色体の構造に関する以下の文章を読み，問１〜問６に答えよ。

クロマチンは重量比では，タンパク質と DNA をほぼ同じ割合で含む。このうち，極めて大量に存在するものはヒストンと呼ばれるタンパク質である。ヒストンは（ ア ）や（ イ ）のようなアミノ酸を多く含むため，負電荷を帯びた DNA の糖－リン酸主鎖に強く結合する。
ヒストンは，クロマチンを小さくたたむ最も基本的な単位である（ ウ ）を形成する。（ ウ ）は，
ヒストンの①８量体に，約１４７塩基対の二本鎖 DNA が巻き付いているものをコアとし，各コアがリンカーDNA でつながれている。ヒストンは，（ ウ ）をより凝縮させた②３０ nm 線維の形成にも重要な役割を果たす。
間期の染色体では，③クロマチン全体が同じ凝縮状態というわけではない。クロマチンの局所構
造の変化にもヒストンは重要な役割を果たす。ヒストンの④可逆的な化学修飾によりクロマチンの凝縮度は変化する。そしてヒストンは⑤エピジェネティック遺伝にも深くかかわっている。

問１ （ ア ）～（ ウ ）に適切な語句を記せ。

問２ 下線①は４種のヒストンがそれぞれ２分子で形成されている。このうち一つはヒストン H２A であるが，残る３種をすべて記せ。

問３ 下線②に最も深く関係するヒストンを記せ。

問４ 下線③について，間期のクロマチンの中で最も凝縮度が高いものを何と呼ぶか，そして残りの部分を何と呼ぶか，それぞれ記せ。

問５ 下線④の化学修飾の例を３つ記せ。

問６ 下線⑤はどのような遺伝のことか，記せ。

~ 15 ~

第２問
以下の文章を読み，問１〜問３に答えよ。
大学院生の H 君はヒトのあるタンパク質を大量に得たいと考えた。そこで，このタンパク質を産生できるヒトの培養細胞から染色体 DNA を抽出し，①ポリメラーゼ連鎖反応（PCR，Polymerase
Chain Reaction）により該当する遺伝子を増幅してクローニングし，大腸菌において大量にタンパク質を発現できるプラスミドに組み込んだ。当初の目的通りのプラスミドを作成することはできたが，目的のタンパク質を得ることはできなかった。
後日 H 君はこの実験計画に②極めて初歩的なミスがあることを見つけた。そこで，③実験計画を変更したところ，目的のタンパク質が得られるようになった。

問１ 下線①について，その原理を記せ。ただし，以下の３つの語句を用いること。
PCR プライマー，dNTP （４種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸），DNA ポリメラーゼ

問２ 下線②の初歩的なミスについて記せ。

問３ 下線③について，どのような計画変更を行ったか記せ。

~ 16 ~

Life Science II
1
Read the following text described about the structure of chromosome in eukaryotes, andanswer the questions (1)-(6).
Chromatin is composed of DNA and proteins at equivalent level of weight. Histone isabundantly included in the chromatin. Since histone is (A ) and (B) rich protein, it

can bind well to negatively charged sugar phosphate backbone of DNA.
(C

) is a basic unit of chromosome, which is composed of histones. ①Histone

octamer is wrapped with about 147 base pairs of DNA, formed ‘core’ of ( C), and eachcore is connected with linker DNA. Histones also play an important role for ②the formationof 30-nm fiber.
In the interphase chromosome, ③chromatin condensation is not unified. Histones also
play a role for the change of chromatin local structure. With ④reversible chemical
modification of histones, the extent of chromatin condensation is changed. Histones arealso important for ⑤the epigenetic inheritance.
(1) Write a suitable term for (A) to (C). ( A) and (

B

) are names of aminoacids.

(2) Histone octamer indicated by the underline① is composed of each two molecules offour kinds of histone. One of them is Histone H2A. Write other three kinds of histones.

(3) Write the name of histone which plays the most important role for ②the formation of
30-nm fiber.

(4) About the phrase indicated by the underline③, what is the most condensed chromatinin the interphase? Also, what is called other parts? Write each of them.

(5) About the phrase indicated by the underline④, write three examples of chemical
modification.

(6) Explain the epigenetic inheritance indicated by underline⑤.

~ 17 ~

2
Read the following text, and answer the questions.
Graduate student Mr. H planed the experiment to obtain a large amount of humanprotein. He extracted chromosomal DNA from a human cell line, and amplified a target
gene with ①PCR (Polymerase Chain Reaction). The amplified DNA fragment was inserted
into the plasmid which could produce a large amount of target protein in Escherichia coli.
He constructed the plasmid as planned; however he could not obtain target protein.
Later, he noticed ②an extremely fundamental mistake in his plan. ③He changed theplan suitably, and finally he obtained a large amount of target protein.

(1) Explain the principle of PCR (underline ①) with following three words.
PCR primer, dNTP (four kinds of deoxyribonucleotide triphosphate), DNA polymerase(2) What is ②an extremely fundamental mistake in his plan?
(3) Write how he changed his experimental plan (underline ③).

~ 18 ~