令和 4 年度入学試験問題（前期）

理科
（生物）

【注 意 事 項】
1．試験開始の合図があるまで，この問題冊子を開いて見てはならない。
2．あらかじめ選択を届け出た科目について解答すること。それ以外の科目について解答しても無効である。
3．本冊子には 1 から 4 までの 4 問題が印刷されていて，合計 12 ページである。
落丁，乱丁，印刷の不鮮明な箇所がある場合には，申し出ること。
4．解答用紙を別に配付している。解答は，問題と同じ科目，同じ番号の解答用紙に記入すること。指定の箇所以外に記入しているものは無効である。
5．解答用紙に指定された欄に，学部名および受験番号を記入すること。
6． 1 から 4 の全ての問題に解答すること。
7．配付された解答用紙は，持ち帰らないこと。
8．配付された問題冊子は，持ち帰ること。

1

次の文章を読み，問⑴〜⑹に答えよ。

あらかじめ死滅させたウイルスや細菌，あるいは，病気を起こす力の弱い生きＡた病原体などを注射すると，一次免疫応答を人工的に引き起こすことができる。
その後，実際の病原体の感染が起こった場合，初めから短時間のうちに二次免疫応答が引き起こされるので，効率よく感染症を予防することができる。このように死滅させた，あるいは弱毒化させたウイルスや細菌を（①）といい，少量を体に注射して免疫記憶を生じさせることにより発病を防ぐことを（う。以降はこれらに関する実験とその結果についての説明である。

1②）とい

弱毒化させたウイルスＸ
ウイルスＸ

血液を採取
遠心分離

（条件 1 ）

液体成分

混合

血球成分
マウス 1

結果．

培養細胞に感染何も投与していないウイルスＸ

血液を採取
遠心分離

（条件 2 ）

ウイルスＸの感染力は低下
した

液体成分

混合

血球成分
マウス 2

結果．

培養細胞に感染

ウイルスＸの感染力は低下しなかった

図 1 ．実験Ⅰの概要［実験Ⅰ］ 弱毒化させたウイルスＸを，マウス 1 の皮下に， 2 週間の間をおいて2 回注射し，その後，さらに 2 週間の間をおいてから血液を採取した。採取した血液に血液凝固阻害剤を加えたのち遠心分離し，血球成分と分けて液体成分を回Ｂ収した。比較対象として，ウイルスＸを注射していないマウス 2 の血液からも同様の液体成分を回収した。次に，それぞれのマウスより回収した液体成分を弱毒化させていないウイルスＸと混合し，シャーレで培養したマウスの培養細胞を用いて感染実験を行った。その結果，マウス 1 由来の液体成分と混ぜ合わせたウイ
ルスＸの感染力は低下していたが（条件 1 ），マウス 2 由来の液体成分と混ぜ合わせたウイルスＸの感染力は低下することはなかった（条件 2 ）。また，液体成分をＣ70 ℃に加熱したのち，同様の実験を行ったところ，マウス 1 由来の液体成分を用いた場合でもウイルスＸの感染力が低下することはなかった。
この概要を図 1 に示す。

2

弱毒化させたウイルスＸ
マウス 1 由来の白血球培養細胞に感染
結果．

（条件 3 ）

培養細胞は死滅した

弱毒化させたウイルスＸ
何も加えない培養細胞に感染
結果．

（条件 4 ）

培養細胞は死滅
しなかった

ウイルスＹ
マウス 1 由来の白血球培養細胞に感染
結果．

（条件 5 ）

培養細胞は死滅しなかった

図 2 ．実験Ⅱの概要［実験Ⅱ］ 実験Ⅰで用いたマウス 1 から回収した血球成分より白血球を分離し，Ｄあらかじめ弱毒化させたウイルスＸを感染させておいた遺伝的にほぼ同一のマウス由来の培養細胞と混ぜ合わせたところ（条件 3 ），数時間後に培養細胞は死滅した。一方，ウイルスＸを感染させた培養細胞は，マウス 1 由来の白血球を混ぜ合わせなかった場合においては（条件 4 ），死滅することはなかった。また，培養細胞にウイルスＸとは別のウイルスＹを感染させた場合においても（条件 5 ），マウス 1 由来の白血球を培養細胞と混ぜ合わせても，ウイルスＹを感染させた培養細胞は死滅することはなかった。
この概要を図 2 に示す。

3

問⑴下線部Ａについて，正しく述べられているものを下記のア〜エから全て選べ。

ア．ウイルスは原核生物に属するため核を持たない。
イ．細菌は単細胞真核生物であり適切な培地のみで増殖が可能である。
ウ．ウイルスは遺伝情報を持たない。
エ．細菌は光学顕微鏡で観察することができる。

問⑵

文章中の空欄（①）と（②）に当てはまる語句を答えよ。

問⑶下線部Ｂの液体成分について，以下の設問⒜と⒝に答えよ。

⒜

この液体成分は何と呼ばれるか名称を答えよ。

⒝

この液体成分にはフィブリノーゲンが含まれているが，これを繊維状に変える作用を示す酵素の名称を答えよ。

問⑷

実験Ⅰについて，以下の設問⒜と⒝に答えよ。

⒜

ウイルスＸの感染力を低下させたマウス 1 の血液由来の液体成分に含まれる物質の名称を答えよ。

⒝⒜の物質を産生する細胞の名称を答えよ。

問⑸下線部Ｃのような結果が得られた理由について，20 字以内で述べよ。

問⑹下線部Ｄに示す現象が生じた理由について，70 字以内で述べよ。

4

2

次の文章を読み，問⑴〜⑷に答えよ。

生物は，さまざまな酵素を用いて自らの遺伝子を複製している。遺伝子操作では，これらの酵素の特性を利用することにより，遺伝子を自在に加工することができる。特異的な塩基配列を認識して切断する酵素を制限酵素といい，DNA を切断するハサミとして利用される。（①）は，互いに相補的な末端を持つDNA 断片，および互いに平滑末端を持つ DNA 断片を連結する。制限酵素と（①）は DNA の組換えを可能にし，分子生物学を飛躍的に発展させた。

ある DNA 断片を検出できる量まで増やそうとするとき，その DNA 断片を複製可能な DNA に組み込み，これを宿主に導入して目的の DNA を増やす。目的の DNA 断片の運び手（運び屋）を（②）といい，大腸菌自身の DNA とは別に独立して増えるプラスミドという小さな環状 DNA が知られている。遺伝子が宿主に導入されると多くの場合，宿主の形質が変わり，このことを形質転換という。
下記ではプラスミドを用いて目的遺伝子を大腸菌で発現させ，タンパク質を作らせる実験を行った。

［実験Ⅰ］ プラスミドに目的遺伝子を組み込むために，まず目的遺伝子に特異的に結合する 2 つのプライマーを用いて PCR 法（ポリメラーゼ連鎖反応法）を行Ａい，目的遺伝子の PCR 産物を得た。次にアガロースゲル電気泳動法を行い，
Ｂ

1300 塩基対からなる直鎖状の PCR 産物のバンドを確認した。この PCR 産物のDNA 配列には 3 種類の制限酵素Ｘ，Ｙ，Ｚで切断される部位が 1 箇所ずつ含まれており，いずれも標的部位を完全切断できるものとする。これらの制限酵素は平滑末端を形成せず，粘着末端（突出末端）という切断部に互いに相補的な塩基配列を持つ末端を形成する。

［実験Ⅱ］ 実験Ⅰで得られた 1300 塩基対の PCR 産物を， 3 種類の制限酵素Ｘ，Ｙ，Ｚを使用してそれぞれ処理し，アガロースゲル電気泳動法を行った。図 1 のイには制限酵素Ｘのみ処理した PCR 産物を，ロには制限酵素Ｙのみ処理した
PCR 産物を，ハには制限酵素Ｚのみ処理した PCR 産物を，ニには制限酵素Ｘと5Ｙで処理した PCR 産物を，ホには制限酵素ＸとＺで処理した PCR 産物をそれぞれ電気泳動し，DNA 染色を行った。ただし制限酵素Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ異なる配列を認識して切断するものとする。

［実験Ⅲ］ PCR 産物とプラスミドを制限酵素ＹとＺでそれぞれ処理し，（①）によって互いに連結させた。制限酵素ＹとＺで切断されるプラスミド内の部位はそれぞれ 1 箇所ずつあるものとする。目的遺伝子を組み込んだプラスミドを大腸菌に導入し，薬剤耐性遺伝子による選別を行った。増殖した大腸菌から目的タンパク質を精製し，機能の確認を行った。

サイズ
マーカー

イロハニ

ホ（塩基対）
1000900800700600500400300200100

図 1 ．制限酵素処理した PCR 産物の電気泳動結果問⑴

文章中の空欄（①）と（②）に当てはまる語句を答えよ。なお，同じ番号は繰り返し使用されていることを示す。

6問⑵下線部Ａについて，以下の設問⒜と⒝に答えよ。

⒜

PCR 法 で は 95 ℃，50 ℃ 〜 60 ℃，72 ℃ を 繰 り 返 し て DNA を 増 幅 する。この 50 ℃〜 60 ℃ではどのような反応が生じているか 30 字以内で述べよ。

⒝

PCR を何サイクル行うと元の DNA 量の 5000 倍を超えてくるか答えよ。ただし，PCR の増幅効率は 100 % とする。

問⑶下線部Ｂについて，次のア〜ウの文章で正しいものにはを，誤っているものには を解答欄に記入せよ。

ア．DNA 断片は緩衝液中で正（+）に帯電する。
イ．寒天ゲルの網目が細かいほど DNA 断片は速く泳動される。
ウ．長い DNA 断片よりも短い DNA 断片のほうが速く泳動される。

問⑷実験Ⅱと実験Ⅲについて，以下の設問⒜と⒝に答えよ。

⒜

PCR 産物を制限酵素ＹとＺで切断した場合，得られる DNA 断片の塩基対の長さに該当するものを下の選択肢ア〜スから全て選択せよ。

⒝

PCR 産物とプラスミドを制限酵素ＹとＺで切断した場合，プラスミドに組み込むことができる DNA 断片の塩基対の長さに該当するものを下の選択肢ア〜スから 1 つ選択せよ。

ア：100 塩基対，イ：200 塩基対，ウ：300 塩基対，エ：400 塩基対，
オ：500 塩基対，カ：600 塩基対，キ：700 塩基対，ク：800 塩基対，
ケ：900 塩基対，コ：1000 塩基対，サ：1100 塩基対，シ：1200 塩基対，
ス：1300 塩基対
7

3

次の文章を読み，問⑴〜⑷に答えよ。

植物の成長過程を観察すると，種子を土に蒔くことで発芽して成長し，根，茎，葉の各器官を持つ植物になる。この時，器官を発生させる分裂組織のうち，茎の伸長には先端部に（①）が，根の伸長には先端部に（②）がある。それぞれ活発な細胞分裂により新たな細胞を作り続けることによって成長を続ける。
茎と根の維管束を構成するものは根から吸収した水や無機塩類の通り道となっている（③（）の間には（④）と葉の光合成産物を各器官に届ける（⑤の部位で合成される（④）がある。（③）と）という分裂組織がある。成長した植物では体内の特定⑥）と総称される生理活性物質が形態形成，発生，成長などを制御している。頂芽の成長が活発な時は側芽の成長が抑えられており，頂Ａ芽が切り取られた時は側芽の成長が促進される。一般に，植物はある一定の大きさになると花を咲かせ，果実が作られ子房内に種子が形成される。種子が成熟すＢる際には（⑦）という物質の含有量が上昇し，胚の成長を停止して貯蔵物質を蓄積したり，乾燥に対する耐性を獲得したりして（る（⑨⑧）に入る。植物は自ら作）という物質により，果実の軟化，果皮の着色といった成熟が促進される。葉柄や果柄の基部に（⑩）と呼ばれる特別な細胞層が形成され落葉や落果が起こる。

問⑴

文章中の空欄（①）〜（⑩）に当てはまる語句を答えよ。なお，同じ番号は繰り返し使用されていることを示す。

問⑵植物は光合成を行い，繰り返し新たな芽，茎，葉を作り出して成長を続ける。このような成長を何と呼ぶか答えよ。

8問⑶下線部Ａについて，以下の設問⒜〜⒟に答えよ。

⒜

側芽に対して頂芽が優先されているこの現象を何と呼ぶか答えよ。

⒝

頂芽を切り取った時，物質Ｘを切り口に塗ることで側芽の伸長は抑えられる。物質Ｘの名称を答えよ。

⒞

植物体内で物質Ｘは茎の先端部側から基部側へ移動している。この物質Ｘの移動には方向性がある。物質Ｘの移動の現象を何と呼ぶか答えよ。

⒟

頂芽を切り取らなかった場合でも，側芽に物質Ｙを与えると側芽が成長する。物質Ｙの名称を答えよ。

問⑷下線部Ｂについて，以下の設問⒜〜⒞に答えよ。

⒜

コムギでは，種子を蒔くだけでは発芽した後に十分に成長しても花芽を形成しにくい。一方，発芽した種子に低温を一定期間与えると花芽が形成されるようになる。このような低温にさらされることで花芽形成が誘導される現象を何と呼ぶか答えよ。

⒝

植物の花芽形成では葉で合成される物質Ｚが茎の先端部に移動して花芽の形成を促進している。この物質Ｚの名称を答えよ。

⒞

植物は日長を葉で感じ取ることで花芽形成するものもある。長日植物において日本の冬至ごろに花を咲かせたい場合はどのような処理をすればよ
いのか 30 字以内で説明せよ。

94

次の文章を読み，問⑴〜⑷に答えよ。

筋原繊維は（①）の細胞質に多数存在し，顕微鏡で観察すると図 1 のように明るく見える（②）と暗く見える（（④③）が交互に連なり，（）で仕切られている様子が見られる。（④②）の中央は）で挟まれた間を（⑤）という。筋原繊維はミオシンで構成される太いフィラメントと，主にアクチンで構成される細いフィラメントが規則的に重なり合った構造をとり，これが筋原繊維特有の縞模様をなしている。筋収縮は運動神経からの刺激を受けると，筋原繊維を覆う（⑥）からカルシウムイオンが放出されて（⑦）に結合することが引き金となり，ATP をエネルギー源としてアクチンフィラメントはミオシンフィラメントの間に入り込む。これは（⑧）と呼ばれる筋肉の運動機構である。ミオシンは ATP を分解する酵素としての機能を有しており，ATP の分解で得られたエネルギーを筋収縮に使う。神経からの興奮の伝達がなくなると，カルシウムイオンは再び（⑥）へ取り込まれ，ミオシンフィラメントがアクチンフィラメントから離れて筋肉は弛緩する。

（②）

（③）

（⑤）

Ｘ（④Ｘ）

図 1 ．筋原繊維問⑴

図 1 は筋原繊維の模式図である。文章中および図 1 中の空欄（（⑧①）〜）に当てはまる語句を答えよ。なお，同じ番号は繰り返し使用されていることを示す。

10問⑵ミオシンフィラメントの長さを 1．
6 nm，アクチンフィラメントの長さを1．0 nm とする。（⑤）の長さは，弛緩した状態で 3．4 nm，収縮した状態で 2．2 nm とする。図 1 に示す濃い縞模様の幅Ｘは，弛緩と収縮で何 nm 変化するか。なお（問⑶⑤）の構造は左右対称とする。

筋肉は激しく運動した際，酸素を使わずに次のような反応を経て ATP を合成できる。
グルコース（C 6 H 12 O 6） →乳酸（C 3 H 6 O 3） +エネルギー（ATP）

この反応に関連する以下の設問⒜〜⒟に答えよ。

⒜

上のような ATP を合成してエネルギーを獲得する反応を何というか答えよ。

⒝

この反応によってグルコース 1 分子から最終的に生成する ATP の分子数を答えよ。

⒞

これと同じ反応を利用して製造される乳加工食品を 1 つ答えよ。ただし，商品名による解答は不可とする。

⒟

死亡直後の脊椎動物の筋肉は，乳酸の蓄積によって pH の低下を引き起こす。やがてカルシウムイオンの調節がうまく働かなくなり，カルシウムイオンが筋原繊維中に放出されたままになる。このことによって筋肉にどのような現象が発生すると考えられるか。30 字以内で説明せよ。ただし，数字や記号（イオン式を含む）は 1 文字として扱うとする。

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問⑷

ミオシンに関連する以下の設問⒜〜⒞に答えよ。

⒜

ミオシンは植物細胞内にも存在する。これは葉緑体などといった細胞小器官の移動に関わり，この動きは顕微鏡でも観察できる。この現象を何というか答えよ。

⒝

細胞骨格である微小管上を移動して細胞内輸送などに関わるタンパク質について，ミオシン以外に 2 つ答えよ。

⒞

ミオシンや問⑷の設問⒝のように，ATP からエネルギーを得て細胞骨格に沿って移動するタンパク質を総じて何というか答えよ。

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