生Ⅰ

次の（文（文），（文），（文）を読み，〔物〕〜〔〕の問いに答えよ。

）

代謝反応は，複雑な有機化合物を分解してエネルギーを取り出すれる過程と，これとは逆に簡単な物質からより複雑な物質を合成する

あと呼ばいと呼ばれる過程に大別される。

あで得られたエネルギーはエネルギー通貨とも呼ばれる ATP に蓄えられ，いに利用される。ATP は ヌクレオチドの一種で，⒝⒜塩基であるう子内につの高エネルギーリン酸結合をもつ。ATP は多くの場合かと，とリン酸に分解される。

（文えきと呼ばれる糖と，お個のリン酸からなり，分きとリン酸は再び ATP の合成に利用される。

）

呼吸は生物が備えている ATP 合成のしくみである。呼吸では，酸素を用いたあによって，呼吸基質を最終的に水と二酸化炭素にまで分解する。代表的な呼吸基質であるグルコースを出発物質とすると，呼吸は 解糖系，クエン酸回路，⒞電子伝達系というくつの過程からなる。酸素が存在しない場合，たとえば筋肉ではが最終産物となる。

――（Ra②）

（文）グルコースは代表的な呼吸基質であり，すべての細胞で利用される。血液中のグルコース濃度（血糖濃度）の調節は非常に重要であり，ホルモンなどによって調節を受ける。 すい臓のランゲルハンス島からは血糖濃度を調節する種類のホルモ⒟ンが分泌される。血糖濃度を上昇させるホルモンとしてグルカゴンが，低下させるホルモンとして インスリンが分泌される。
⒠

グルカゴンと同様に血糖濃度を上昇させるホルモンとして副腎皮質から分泌される

けや，副腎髄質から分泌されるこがあるが，血糖濃度を低下させるホルモンはインスリンだけである。

〔〕 文章中のあ〜

こにあてはまる語句または数字を，解答用紙の内に記入せよ。

〔〕 下線部⒜に関して，生体内で ATP は簡単な物質からより複雑な物質を合成する際のエネルギー以外にも利用される。下の選択肢の中から ATP が直接に関わる反応をすべて選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①筋肉でアクチンフィラメントとミオシンフィラメントが相互作用して，筋肉を収縮させる。

②

腎臓でアクアポリンが浸透圧に応じて水を輸送する。

③

ニューロンで電位依存性の Na＋チャネルが開いて細胞内に Na＋が輸送される。

④

ナトリウムポンプがはたらいて，細胞の内外に Na＋や K ＋の濃度差をつくる。

⑤

赤血球や筋肉などで，グルコース輸送体（トランスポーター）を通じて細胞内にグルコースが取り込まれる。

〔〕 下線部⒝に関して，ヌクレオチドは核の中では全く異なる役割をする。その役割を字以内で，解答用紙の内に記入せよ。

――

（Ra②）

〔〕 下線部⒞に関して，図にミトコンドリアの断面の模式図を示す。下の選択肢の中から適当なものをつ選び，その番号を解答用紙にマークせよ。

①

解糖系の酵素はＡに存在し，酸化的リン酸化反応によって ATP を生じる。

②

解糖系で産生されたピルビン酸はＢ，Ｄの膜を透過してＥに輸送される。

③

クエン酸回路の全ての反応はＥで行われ，二酸化炭素を生じる。

④

電子伝達系では，電子の伝達にともなってＣからＥに向けてプロトン（H＋）が輸送される。
⑤

ミトコンドリアの ATP 合成酵素はＢ膜に存在する。

ＥＤＣＢＡ

図――（Ra②）

〔〕 図にヒトの消化器系の模式図を示す。文章中の下線部⒟に関して，すい臓はどれか。その番号を解答用紙にマークせよ。

①③④②

図〔〕 下線部⒟に関して，すい臓は血糖濃度を調節するホルモンを分泌するほかにすい液を分泌する。すい液に含まれる物質を所を解答用紙の〔つあげ，分泌されてはたらく場内に記入せよ。

〕 下線部⒠に関して，下の選択肢の中からインスリンのはたらきとして適当なものをすべて選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①

筋肉においてグルコース輸送体（トランスポーター）による細胞内へのグルコースの取り込みを促進する。
②

肝臓におけるグリコーゲンの合成を阻害する。

③

筋肉における呼吸反応を促進する。

④

腎臓において尿中へのグルコースの分泌を促進する。

⑤

組織のタンパク質の分解を促進する。

――（Ra②）

Ⅱ

次の（文（文），（文）を読み，〔〕〜〔 〕の問いに答えよ。

）

地球上にはさまざまな環境があり，それぞれの環境には多種多様な生物が生活している。ある一定地域で生活するあの個体の集まりを個体群とよぶ。個体間には，親子の関係や食物や生息場所などをめぐるさまざまな関係が見られる。そのため， 個体の分布にはさまざまな様式が見られる。個体群において単位空間あた⒜りの個体数を個体群密度（以下 PD と表す）という。PD は個体群やそれを構成する個体にさまざまな影響を及ぼす。
図は PD を変えてダイズの種子をまいたときの単位面積当たりの個体群の質量はしゅ（収量）を示したものである（図中の数字は播種後の日数を示す）。

単位面積当たりの個体群の質量︵ 乾量119 日100050084 日
45 日

1005031 日

21 日105︶

12 日

11050100（本500）

図
図から明らかなように芽生えて間もない頃では PD の高いほうが，PD の低いほうよりも収量は大きいが， 播種後の経過日数が大きくなるに伴い，PD が異⒝なっても単位面積当たりの収量に大きな差は見られなくなっている。

――

（Ra②）

〔〕 文章中のあにあてはまる語句を，解答用紙の内に記入せよ。

〔〕 下線部⒜に関して，次のア〜オの各生物の分布様式について，適当なものを下の選択肢からそれぞれ選び，解答用紙にマークせよ。

〔ア

海洋に生活するイワシの分布

イ

沿岸部のペンギンの群れ内に見られるペンギンの分布ウ

風で散布されたススキの発芽種子の分布エ

幼齢幼虫期のアメリカシロヒトリの分布

オ

巣を作るアリの分布

①

集中分布

②

一様分布

③

ランダム分布

〕 下線部⒝に関して，この法則を何というか。解答用紙の内に記入せよ。

〔〕 図に関して，播種後M と す る。PD がPD が日目の収量および日目の収量をそれぞれ M ，本／m の と き の M と M の 比（M ／ M ）を R ，本／m のときの M ／ M を Rとしたとき R／ R の値はいくらになるか。あてはまる数値を下の選択肢の中から選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①⑤．

②．

③⑥．

⑦―

④．

⑧―

（Ra②）

（文）

自然界の生物は，病気や捕食などにより 生まれてきた子（卵や種子）のすべて⒞が親になるまで生き延びることはできない。生まれてきた子が成長とともにどれだ
け生き残るかを示した表は線という。図いと呼ばれ，これをグラフに表したものを生存曲はミツバチの生存曲線を示したものである。

また，個体群を構成する個体間の関係には資源をめぐって一定の空間を占有する縄張り制がみられることがある。たとえば 河川に生活する淡水魚のアユは，石表⒟面に付着する藻類を確保するための縄張りを作ることでよく知られている。こうした縄張りを維持するためには，見まわりや侵入者との闘争などの労力がかかる。図
は縄張りの大きさと，縄張りを維持するための労力または縄張りを作ることで得られる利益の大きさとの関係を示したものである。
1000
利益・労力の大きさ

10

↑利益

生存個体数

100

労力→

1
相対齢

縄張りの大きさ図

い図〔〕 文章中の〔〕 下線部⒞に関して，雌雄各その発育時にそのにあてはまる語句を，解答用紙の個体の個体群で，雌が内に記入せよ。

個ずつの卵を産み，％が死亡するとき，その個体群における生存個体数はいくらになるか。解答用紙の内に記入せよ。なお，卵の発育時に両親のちょうど半数が死亡するものとする。

――（Ra②）

〔〕 図に関して，ミツバチの幼虫期のグラフの死亡率が小さい理由を解答用紙の〔内に〕 図に関して，縄張りの大きさが最適となる条件は，どのようなときか。解

答用紙の〔字以内で記入せよ。

内に字以内で記入せよ。

〕 下線部⒟の藻類に関して，下の選択肢の中からもっとも適当なものをつ選

び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①

陸上植物と同様に光合成を行う独立栄養生物であるが，光合成色素にクロロフィルを含まずカロチノイド系色素だけを含む。

②

光合成を行う独立栄養の，葉緑体を持たない原核生物である。

③

光合成を行う独立栄養の真核生物が大部分を占めるが，原核生物のものも一部含まれる。

④

光合成を行う独立栄養の真核生物で，どれも単細胞からなるつくりをしている。

⑤

光合成を行う独立栄養の真核生物で，単細胞で生活するもののほか多細胞のものもある。

〔 〕 ミツバチは節足動物門の昆虫綱，アユは脊索動物門の硬骨魚綱に分類される。
これに関して，次の問いに答えよ。
個体発生上，口と肛門のでき方で分類したとき，ミツバチと共通している生物を下の選択肢の中からつ選び，その番号を解答用紙にマークせよ。

①ミズクラゲ

②

カイメン

③ハマグリ

④ムラサキウニ⑤

ナメクジウオ⑥

カンガルー

アユと同じ脊索動物門に分類される生物を下の選択肢の中からすべて選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①ゴカイ

②

ホヤ

③

プラナリア

④

クモヒトデ

⑤

ナメクジウオ⑥

ムラサキウニ⑦

ゲンジボタル⑧

ホホジロザメ

―

―

（Ra②）

Ⅲ

次の文章を読み，〔〕〜〔〕の問いに答えよ。

ヒトの神経系には，多数の ニューロン（神経細胞）が集まって情報の統合や整⒜理，判断，命令をつかさどる脳と脊髄があり，これをあて，からだの各部とといい，体性神経系と自律あをつなぐ神経系をいという。これに対し神経系に分けられる。体性神経系は感覚や随意運動に関わり，自律神経系は恒常性に関わり交感神経と副交感神経に分けられる。ニューロンは核のある細胞体と多数の突起からなり，長く伸びた突起を軸索，短い突起をうという。軸索は神経繊維ともよび 有髄神経繊維と無髄神経繊維がある。
⒝

ニューロンは刺激を受けるとその細胞膜の内外で電気的な変化が起こる。刺激を受けていないニューロンの部位では細胞膜の外側は正（＋）に，内側は負（−）に帯電しており，膜の内外で電位差が生じている。これを 静止電位という。ニュー⒞ロンの一部に刺激を加えると刺激を受けた部分では興奮が生じ，細胞内外の電位が瞬間的に逆転し，内側が正に外側が負になってやがてもとの静止電位にもどる。この 電位の変化をえという。

⒟

細胞膜の電位変化について，静止電位から正の方向に変化することを静止電位からさらに負の方向に変化することをかお，という。

ニューロンが興奮すると興奮部と静止部との間で微弱な電流が流れる。これをきという。この電流が新たな刺激となって隣接部が興奮し，さらに次の隣接部が興奮するというようにして，興奮が軸索を両方向へと伝わっていく。これを興奮の伝導という。興奮が終わった直後の部位はしばらく刺激に反応できない状態⒠（く）になるので，興奮は直前に興奮した部位に逆向きに伝わることはない。

〔〕 文章中のあ〜

くにあてはまる語句を，解答用紙の内に記入せよ。

――

（Ra②）

〔〕 下線部⒜に関して，ニューロンは体内で神経ネットワークを構成しておりつに大別される。それぞれの特徴の正しい組み合わせを下の選択肢の中からつ選び，その番号を解答用紙にマークせよ。

〔感覚ニューロン

介在ニューロン

運動ニューロン①受容器からの情報を中枢に伝える中枢からの指令を効果器に伝えるニューロン間の連絡をする②

受容器からの情報を中枢に伝えるニューロン間の連絡をする

中枢からの指令を効果器に伝える③

中枢からの指令を効果器に伝える受容器からの情報を中枢に伝えるニューロン間の連絡をする④

中枢からの指令を効果器に伝えるニューロン間の連絡をする受容器からの情報を中枢に伝える⑤

ニューロン間の連絡をする

中枢からの指令を効果器に伝える受容器からの情報を中枢に伝える⑥

ニューロン間の連絡をする受容器からの情報を中枢に伝える中枢からの指令を効果器に伝える〕 下線部⒝および⒠に関して，興奮が軸索を伝導する速度は無髄神経繊維よりも有髄神経繊維のほうがはるかに大きい。
有 髄 神 経 繊 維 に み ら れ る 興 奮 の 伝 導 様 式 を 何 と 呼 ぶ か，解 答 用 紙 の内に記入せよ。
なぜ有髄神経繊維の方が無髄神経繊維より伝導速度が大きいのか。その理由を絶縁体という語句を入れて，解答用紙の〔内に説明せよ。

〕 下線部⒞に関して，ニューロンの静止電位として適当な数値（単位は mV）を下の選択肢の中から選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①−〜−

②−〜−

③−〜−

④−〜＋⑤＋〜＋⑥＋〜＋⑦＋〜＋

――

（Ra②）

〔〕 下線部⒟に関して，ニューロンでの電位の発生は，細胞膜上の輸送タンパク質によるイオンの移動によって起こる。図は膜電位の変化を，図の流れを示している。図

は，図の電位変化〜はイオンの①〜④のいずれによって起こるか，その番号を解答用紙にマークせよ。

膜電位時間図①︵細胞外︶ ︵細胞内︶チャネルが開き，する。
ナトリウムポンプ

チャネルが流入②

チャネルが開き，が流出する。

チャネルが閉じ，とまる。の流入がチャネル③ナトリウムポンプによって，が排出され， が取り込まれる。

④

図

――

（Ra②）

〔〕 ニューロンは加えられる刺激の強さがある一定以上でないと興奮しない。興奮が起こる最小限の刺激の強さを閾値といい，それ以上刺激を強くしても興奮の大きさは変わらない。ニューロンがもつこの性質を何というか。解答用紙の内に記入せよ。

〔〕 ニューロンと他の細胞との接続部をシナプスという。シナプスでは，ニューロンとニューロンの間に狭いすきま（シナプス間隙）がある。シナプス前細胞の神経終末にはシナプス小胞がたくさん存在しており，神経伝達物質がシナプス間隙に分泌される。
運動ニューロンの終末から分泌される神経伝達物質の名称を，解答用紙の内に記入せよ。
一定時間がたつと神経伝達物質の作用はくみについて字以内で，解答用紙の―つのしくみで消失する。そのし内に記入せよ。

―

（Ra②）

Ⅳ

次の文章を読み，〔ヒトゲノムは約〕〜〔〕の問いに答えよ。

億塩基対という大量の情報を含むが，DNA 塩基配列の解読が進むと，個々のヒトの間に塩基配列のわずかな違いが存在することが明らかになった。個体間で DNA の塩基配列に違いがあることを，あという。

またゲノムの特定部位のある塩基が一塩基単位で個体ごとに異なるような箇所も多く見られる。これをいという。このようなあの多くは，タンパク質の機能とは直接関係ないが，なかにはタンパク質の構造や発現に影響を与えるものもある。後者には，さらに疾患と関連があるものもある。代表例として，

いがフェニルケトン尿症の発症に及ぼす影響を次に記載する。
フェニルケトン尿症は古くから知られ，フェニルアラニンをチロシンに変える酵素（フェニルアラニン水酸化酵素）が突然変異により正常にはたらかなくなり，血液中に蓄積したフェニルアラニンがフェニルケトンに変化して尿中に排出される疾患である。フェニルアラニン水酸化酵素の遺伝子は，ントロンからなる（図個のエキソンと個のイ）。この疾患で初めて 遺伝子診断された患者では，番⒜目のイントロンのはじめにある塩基配列 GT が AT に変化しており，にうの際番目のエキソンが除かれてしまい，その部分のアミノ酸配列が失われて正常な酵素が合成されない（図）。幸いフェニルアラニンを含まない食事を摂るなど，フェニルケトン尿症に対する治療法は確立しており，重大な症状が出る患者はほとんどいない。

――

（Ra②）

︵転写︶

健常者

11111213

11121213

健常者
エキソン・・・・・
・・・・・

1112患者︵転写︶1112イントロン

13・・・・・・・・・・
患者

11111211121313

エキソン 12 が欠失〔 〕 文章中の図

フェニルケトン尿症患者の遺伝子の変化

あ〜

うにあてはまる語句を，解答用紙の内に記入せよ。

―

―

（Ra②）

〔〕 下線部⒜に関して，遺伝子診断をするためには，現在 PCR 法（ポリメラーゼ連鎖反応法）が利用される。この方法について次の問いに答えよ。
PCR 法は，鋳型 DNA，プライマー，種類のヌクレオチド，酵素Ａとその他を加え，温度条件を種々変えることで実施される。酵素Ａは何か，解答用紙の内に記入せよ。

PCR 法は，図Ｙ（℃，クルを合計のように，回のサイクルで反応Ｘ（ ℃，秒），反応Ｚ（ ℃，秒），反応秒）を実行させる。続いて同様のサイ回程度連続して実行させる。この反応Ｘ〜Ｚに該当する説明として，適当なものを下の選択肢の中からそれぞれつ選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
時間
95℃
72℃
60℃
2 回目

15℃
反応：
図

PCR 法の温度条件①

プライマーと本鎖が結合し，部分的に②塩基どうしの弱い結合が切れて③

塩基どうしが強く結合して④熱を加えることで，複製が始まる。

⑤

冷ますことで，複製が始まる。

―

本鎖を形成する。

本鎖になる。

本鎖になる。

―（Ra②）

で示されたように，プライマーに挟まれた領域の DNA は，大量に増幅される（PCR 産物と定義する）。もし反応サイクルを回行うと，

サイ

クル目終了後の PCR 産物の約何倍になるか計算し，もっとも近い数字を下の選択肢の中から選び，その番号を解答用紙にマークせよ。
①×倍

②×倍

③×倍

④×倍

⑤×倍

⑥×

倍

――（Ra②）

〔〕 増幅された PCR 産物を制限酵素 Hpy CH Ⅲで切断する。
ある生物のゲノム DNA の中でこの制限酵素が認識する配列（図）は，いくつの塩基対の配列中に回の割合で出現すると期待されるか計算し，その数字を解答用紙の内に記入せよ。

′ACNGT ′′TGNCA
図′

制限酵素 Hpy CH Ⅲの認識配列

注：Hpy CH Ⅲは，N が A，T，G，C いずれの塩基でもこの配列を認識する。

下線部⒜に関して，遺伝子診断をされた患者の DNA における，図キソンとイントロンの接合部分ののエ塩基対を下記に示す。なお，太文字の箇所は健常者に見られる配列であり， 太文字 の箇所は患者に見られる変異である。

健常者：′… ACCCAAAGGA TTGAGGTCTT GGACAATACC CAGCAGCTTA AGATTTTGGC′… TGGGTTTCCT AACTCCAGAA CCTGTTATGG GTCGTCGAAT TCTAAAACCGTGATTCCATT AACAGTAAGT AATTTACACC TTACGAGGCC ACTCGGTTTC … ′ACTAAGGTAA TTGTCATTCA TTAAATGTGG AATGCTCCGG TGAGCCAAAG … ′患者：′… ACCCAAAGGA TTGAGGTCTT GGACAATACC CAGCAGCTTA AGATTTTGGC′… TGGGTTTCCT AACTCCAGAA CCTGTTATGG GTCGTCGAAT TCTAAAACCG

TGATTCCATT AACAATAAGT AATTTACACC TTACGAGGCC ACTCGGTTTC … ′ACTAAGGTAA TTGTTATTCA TTAAATGTGG AATGCTCCGG TGAGCCAAAG … ′――（Ra②）

それぞれ増幅されたこの領域の PCR 産物を，制限酵素 Hpy CH Ⅲにて切断できるかどうかで，健常者か患者かの区別ができる。適当な説明を下の選択肢の中から選び，その番号を解答用紙にマークせよ。なお，制限酵素の切断効率はサンプルによらず全て十分であったとする。
① 制限酵素 Hpy CH Ⅲは，健常者・患者両方の PCR 産物を切断できる。
② 制限酵素 Hpy CH Ⅲは，健常者の PCR 産物を切断できるが，患者のPCR 産物は切断できない。
③

制限酵素 Hpy CH Ⅲは，健常者の PCR 産物を切断できないが，患者のPCR 産物は切断できる。
④

制限酵素 Hpy CH Ⅲは，健常者・患者両方の PCR 産物を切断できない。と同条件で，ヘテロ接合体の PCR 産物を制限酵素 Hpy CH Ⅲで切断し，アガロース電気泳動により DNA 断片のサイズを測定したところ，どのサイズのバンドが見られるか。適当な説明を下の選択肢の中から選び，その番号を解答用紙にマークせよ。なお，制限酵素の切断効率はサンプルによらず全て十分であったとする。
①②③塩基対のバンドのみ
約塩基対と約塩基対，約塩基対のバンド塩基対と約―塩基対のバンド―

（Ra②）

〔〕 図

で示されるように，患者の mRNA はエキソンが欠失し，エキソンとエキソンが接合したものとなる。その接合部分の塩基配列，一部のアミノ酸配列を図に示す。遺伝暗号表を参考にして，続くアミノ酸配列を答えよ。

なお，解答用紙の内に英文字文字表記にて，アミノ酸配列を記入せよ。

エキソン 11 由来

塩基配列

GCCAAG GAG

アミノ酸配列AlaLys Glu図

エキソンとエキソンエキソン 13 由来

AAAGUAAGGUGAAAUUGGAAUCCUUUG

これ以降のアミノ酸配列を決めよmRNA 接合部の塩基配列とアミノ酸配列の一部

遺伝暗号表

フェニルアラニン
（Phe）
ロイシン
（Leu）
ロイシン
（Leu）
番目の塩基

イソロイシン
（Ⅰle）

チロシン
（Tyr）

セリン
（Ser）

終止コドン
ヒスチジン
（His）

プロリン
（Pro）

グルタミン（Gln）

トレオニン
（Thr）

開始コドン
メチオニン（Met）
バリン
（Val）

―

アルギニン
（Arg）

アスパラギン（Asn）

セリン（Ser）

リシン（リジン）
（Lys）

アルギニン
（Arg）

アスパラギン酸
（Asp）

アラニン
（Ala）

システイン
（Cys）
終止コドン
トリプトファン
（Trp）

グルタミン酸
（Glu）

番目の塩基

グリシン（Gly）―（Ra②）