生物基礎・生物

生物基礎・生物（全問必答）

第 １ 問 ヒトの筋収縮と代謝に関する次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ５ ）に答えよ。
〔 解答番号１～１0〕（配点25）

ヒトの 骨格筋は，円柱状の細長い筋繊維（筋細胞）が束を成してできている。筋繊
ア維の内部を光学顕微鏡で観察すると，明帯と暗帯が交互に並んだ縞模様をもつ筋原繊維が観察でき，このような筋繊維から成る筋肉を横紋筋という。筋原繊維の構成単位はサルコメア（筋節）であり，明帯の中央には Z 膜が存在する。 骨格筋が運動神経かイら刺激を受けると，筋原繊維が収縮し，筋繊維も収縮する。筋収縮の直接のエネルギー源は ATP であり，有酸素条件下では筋繊維における 呼吸により合成される。
ウエ
問１

下線部アに関して，骨格筋は，発生過程で形成される体節に由来する組織である。骨格筋以外に，体節に由来する組織や器官として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

１①筋平滑筋②心③― 20 ―

脊椎骨

④

脊髄

生物基礎・生物
問２a

下線部イに関する次の文章中の～dに入る語として最も適当なものを，下の①～⑨のうちからそれぞれ一つずつ選べ。
a２b３c４da

運動神経の軸索末端から５という神経伝達物質が放出されると，筋繊維が興奮し，その興奮が T 管を介して筋繊維内の筋小胞体に伝わる。そして，筋小胞体からbイオンが放出され，筋原繊維のdンフィラメント上のcと結合すると，アクチの構造が変化し，アクチンとミオシンの相互作用が可能となり筋収縮が起こる。
①カルシウム②

カリウム③

ミオグロビン

④

トロポニン

⑤

アセチルコリン

⑥

GABA

⑦

トロポミオシン

⑧

ナトリウム

⑨

ノルアドレナリン

問３

骨格筋を構成する筋原繊維のサルコメアにおいて，アクチンフィラメントと重ならずミオシンフィラメントだけから成る部分を H 帯という。ある筋原繊維において，H 帯が ₀μm のときの一つのサルコメアの長さが 2.0μm，弛緩時の暗帯の長さが 1.6μm であった。この値から，この筋原繊維の 2.2μm の長さのサルコメ
アにおける⑴

H 帯の長さ６ （μm）⑵

明帯の長さ７ （μm）

として最も適当なものを，次の①～⑤のうちからそれぞれ一つずつ選べ。
①0.2

②0.4

③0.6― 21 ―④0.8

⑤1.0生物基礎・生物問４

下線部ウに関して，図 1 はATPの構造図である。ATPに関する記述として誤っているものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

N−

O−

O−

O

N−

O

P O P O P O CH2OOg８NH2eNNOOOHh

図①e は塩基のアデニンである。

②f は五炭糖のリボースである。

OHf

1③ 2 分子の ADP 間におけるリン酸転移により ATP が再合成される際，g でリン酸基が切り離される。
④g と h はいずれも高エネルギーリン酸結合である。

― 22 ―

生物基礎・生物
問５

下線部エに関して，次の問い １・２ に答えよ。
１ 呼吸に関する記述として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
９①解糖系は酸素の有るときのみ進行する反応系である。

②

クエン酸回路では脱水反応と脱炭酸反応が繰り返される。

③

クエン酸回路は細胞質基質で進行する反応系である。

④

電子伝達系では，ミトコンドリアの膜間からマトリックスへの水素イオンの輸送に伴い ATP が合成される。

２ 1 モルのグルコースが完全に酸化分解されると，2,₈₈₀kJ のエネルギーが発生する。また， 1 モルの ATP の合成に必要な化学エネルギーは 50.4kJ である。
これらの値を利用し，呼吸により 1 モルのグルコースから ATP が生成される
場合のエネルギー効率（％）
として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
①₄7１0％②57③― 23 ―

₆7④77生物基礎・生物

第 ２ 問 遺伝子と形質発現に関する次の文章（A・B）を読み，各問い（問 １ ～ ６ ）に答えよ。〔 解答番号１１0～〕（配点25）

現在，ヒトゲノムの全塩基配列はすべて解読されており，ア ゲノム（30 億塩基対）

Aの中にイ 約 22,000 個の遺伝子があるとされている。DNA のうちタンパク質をコードする領域は 2 ％程度に過ぎず，残りの領域には，遺伝子の転写調節を担う領域や RNA ポリメラーゼが結合するエウ領域，スプライシングによって除去される，反復配列，オ 転移 RNA として転写される領域などがある。

問１下線部アに関して，ヒトがもつ染色体 1 本当たりの DNA の平均的な長さ（cm）として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。ただし，DNA における 1₀ 塩基対当たりの長さは 3.4nm である。
①問２②1.1③2.2

１cm

3.3

④4.4

下線部イに関して，ヒトの体細胞はすべて同じ遺伝子をもつが，すべての細胞で同じ遺伝子が発現しているわけではなく，共通して発現する遺伝子もあれば，選択的に発現する遺伝子もある。分化した体細胞ごとに選択的に発現する遺伝子として誤っているものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

２①

ヒストン遺伝子②アルブミン遺伝子③インスリン遺伝子④クリスタリン遺伝子

問３

上の文章中の

ウとエに入る語の組合せとして最も適当なものを，次３の①～④のうちから一つ選べ。
ウエ①オペレーターエキソン②オペレーターイントロン③

プロモーターエキソン④

プロモーターイントロン― 24 ―

生物基礎・生物
問４

下線部オの転移 RNA は，コドンに対応するアミノ酸を細胞小器官 X に運搬する RNA である。表 1 の遺伝暗号表を参考に，バリンを運搬する転移 RNA がもつアンチコドンの塩基配列および細胞小器官 X の組合せとして最も適当なものを，４下の①～④のうちから一つ選べ。

二一番目の塩基（ 5' 末端側）

UCAGU番表

1目のC塩A基

三番目の塩基GUUU⎫フェニル UCU ⎫UAU ⎫UGU⎫⎜⎬システイン⎬チロシン⎬UUC⎭アラニン UCC ⎜UAC ⎭UGC⎭
⎬セリン
⎫⎫
UUA
UCA ⎜
UAA
UGA 停 止
⎬ロイシン
⎬停 止
⎜
UUG⎭
UCG ⎭UAG⎭UGG トリプトファン
CUU⎫
CCU ⎫CAU ⎫CGU⎫⎜⎜⎜⎬ヒスチジン
CUC⎜
CCC ⎜CAC ⎭CGC⎜
⎬ロイシン
⎬プロリン
⎬アルギニンCUA⎜
CCA ⎜CAA ⎫CGA⎜⎬グルタミン⎜⎜⎜CUG⎭
CCG ⎭CAG ⎭CGG⎭⎫アスパラ AGU⎫AAUAUU⎫ACU ⎫⎜⎜イソロイ⎬⎬セリンAUC⎬
ACC ⎜AAC ⎭ギンAGC⎭⎬トレオニン⎜シンAUA⎭
ACA ⎜AAA ⎫AGA⎫⎬アルギニン
⎬リシン
⎜AAG⎭
AGG⎭
AUG メチオニン ACG ⎭⎫⎫アスパラ GGU⎫GUU⎫
GCUGAU
⎜
⎜⎜
⎬
GUC⎜
GCC ⎜
GAC ⎭ギン酸
GGC⎜
⎬バリン
⎬アラニン
⎬グリシン
GUA⎜
GCA ⎜
GAA⎫グルタミ GGA⎜⎬⎜⎜GUG⎭
GCG ⎭GAG⎭ン酸GGG⎜⎭

アンチコドン

細胞小器官 X

①

GUG

リボソーム

②

GUG

小胞体

③

CAC

リボソーム

④

CAC

小胞体

― 25 ―（ 3' 末端側）
UCA
GUCA
GUCA
GUCA
G生物基礎・生物
肝細胞で発現する酵素 Y は，ある薬物 Z を分解する反応を触媒することにより，

B

Z の不活性化にはたらいている。酵素 Y が正常に機能しない場合，体内で Z が分解されず，適正量を摂取しても目眩などの副作用を起こす。₄91 個のアミノ酸から成る酵素 Y では，その触媒作用に N 末端側から数えて 5₀ 番目以降のアミノ酸配列が関わっている。酵素Yをコードする遺伝子Y は，常染色体に遺伝子座をもつ。図 1 は，正常な遺伝子 Y の mRNA の 51 番目から 1₀₀ 番目までの塩基配列を示したものであり，図 1 に書かれていないが 1 番目の塩基は開始コドンの一つ目の塩基である。

515' − A

₆1
CCGAUCAGU₈1UUUUGAAAGCAU

CCCCGAUGG

91
AUACAAAAC

G

図
問５71

GGUGGAUCC − 3'1

表 1 の遺伝暗号表をもとに図 1 の mRNA を翻訳せよ。そして，N 末端側から数えて 1₈ 番目～ 2₀ 番目のコドンが指定するアミノ酸の配列として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

５①トリプトファン ― ロイシン ― バリン②プロリン ― イソロイシン ― セリン③トレオニン ― アスパラギン酸 ― グルタミン④アルギニン ― セリン ― バリン― 26 ―

生物基礎・生物
問６

次の文章は，遺伝子 Y に突然変異が生じ，図 1 の 9₆ 番目の塩基 G が A に置換した場合に，この突然変異遺伝子から合成される酵素 Y について述べたものであaる。

e～に入る語として最も適当なものを，下のそれぞれの選択肢①～⓪のうちから一つずつ選べ。
a６b７c

突然変異により，常な

c８ad９

e１0番目のコドンがbコドンに変化した結果，正部位をもつ酵素 Y を合成することのできない遺伝子が生じる。したがって，この変異をホモ接合でもつヒトが薬物 Z を適正量摂取した場合，正常なヒトに比べa①時間，薬物 Z の血中濃度が32③c②33④

アスパラギンを指定する⑥活性⑧短い⓪低くの選択肢
アロステリック

d⑦なると予想される。の選択肢
アミノ酸に対応しない⑤eの選択肢bの選択肢
長e⑨dいの選択肢

高く― 27 ―生物基礎・生物

第 ３ 問 体細胞分裂と細胞周期に関する次の文章を読み，各問い（問 １ ～ ３ ）に答えよ。
〔 解答番号ア１～８〕（配点2₀）体細胞分裂は，間期（ G1 期・イ S 期・G2 期 ）と分裂期（前期・中期・後期・終期）からなる。 間期と分裂期の周期性を細胞周期といい，1 周期に要する時間を周期時ウ間という。
問１下線部アに関して，体細胞分裂はさまざまな生物におけるさまざまな場面で行われている。体細胞分裂により進行する過程として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

１①

ヒトにおいて，一次卵母細胞から二次卵母細胞と第一極体が生じる過程②

ヒトにおいて，精細胞から精子が生じる過程③

エンドウにおいて，胚のう母細胞から胚のう細胞が生じる過程④

エンドウにおいて，雄原細胞から精細胞が生じる過程― 28 ―

生物基礎・生物
問２

下線部イに関して，S 期では DNA の半保存的複製が行われる。次の問い１・２に答えよ。
１ 次の文章は，DNA の複製様式が半保存的であることを証明した実験について述べたものである。

ad～に入る語として最も適当なものを，下のそれぞれの選択肢①～⓪のうちから一つずつ選べ。
a２ab３c４d５

は，最初に普通の窒素（14N）より質量の大きい同位体（15N）をもつ塩化アンモニウム（15NH4Cl）のみを窒素源として含む培地で大腸菌を何世代も培養し，大腸菌の DNA がもつbをすべて 15N で置き換えた。そして，この大腸菌を 14NH4Cl のみを含む培地に移し，数世代培養した。その間，世代ごとにDNA を抽出し，抽出した DNA を密度勾配遠心法により分離したところ， 1 回分裂後は，15N のみを含む DNA：15N と 14N を含む DNA：14N のみを含む DNAがcaの選択肢①d

メセルソンとスタール
b③⑤②グリフィスとエイブリー④

塩基の選択肢1：1：₀dとなった。の選択肢
デオキシリボースc⑧， 2 回分裂後は⑥₀：1：₀⑦₀：1：1⑨₀：1：1⓪₀：3：1の選択肢
3：1：₀― 29 ―

生物基礎・生物
２ 図 1 は半保存的複製の際，複製起点において DNA が一部分ほどけた様子を模式的に表したものである。岡崎フラグメントが合成される領域の組合せとして最も適当なものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

６

複製起点

5'3'efgh

図①問３②eとf3'5'1③gとheとh④fとg

下線部ウについて，いま，培養液中にあるマウスの細胞集団が時間経過に伴い増殖する様子を調べたところ，培養を開始して 1₈ 時間後の細胞数は 4.1 × 1₀₆ 個，3₆ 時間後の細胞数は 5.8 × 1₀₆ 個，5₄ 時間後の細胞数は 8.2 × 1₀₆ 個であった。次の問い１・２に答えよ。ただし，マウスの細胞集団を構成する各細胞の周期時間は同じであり，それぞれの細胞は細胞周期に偏りなく存在しているものとする。
１ この細胞集団を構成する細胞の周期時間（時間）として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

時間

①9２

培養開始時点での細胞数（個）として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①2.0 × 1₀3②７８1₈③27④3₆個②2.0 × 1₀₆③― 30 ―

2.9 × 1₀3④2.9 × 1₀₆

生物基礎・生物（下 書 き 用 紙）
生物基礎・生物の試験問題は次に続く。

― 31 ―

生物基礎・生物第 ４ 問 次の各問い（問 １ ～ ５ ）に答えよ。〔 解答番号問１１～１0〕（配点3₀）

腎臓は，血しょうから生体に不要な成分を除去・排出し，体液浸透圧の調節を行う器官でもある。健康なヒトでは， 1 分間当たり 1 mL の尿が生成される。
表 1 は，健康なヒトの血しょう・原尿・尿の主な成分の濃度（単位は mg/mL）を示したものである。なお，イヌリンは，腎臓においてろ過されるが，再吸収も分泌（追加排出）もされない物質である。表 1 に関する記述として誤っているものを，下の①～④のうちから一つ選べ。

問２１

表

1血しょう

原尿尿タンパク質

80.0

ア

イNa＋

3.0

3.4

3.5

尿素

0.3

0.3

20.0

イヌリン

0.10.112.0①

アおよびイに入る数値はともに ₀ である。

②Na＋の再吸収率は水の再吸収率にほぼ等しい。

③尿素は老廃物であり，ろ過されるとそのほとんどすべてが体外へ排出される。

④

イヌリンの濃縮率は 12₀ であり， 1 時間当たりの原尿量は 7,2₀₀mL である。

ニューロンにおける膜電位と興奮の伝導に関する記述として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
①２静止電位は，カリウムイオンが電位依存性カリウムチャネルを細胞内から細胞外へ移動することにより生じる。

②ニューロンが閾値を超える刺激を受けると，その部分の膜電位が逆転し，細胞内では興奮部から非興奮部へ活動電流が流れる。

③ニューロンは，より大きな刺激をうけるほど活動電位の大きさが大きくなり，活動電位の発生頻度が増える。

④

有髄神経繊維では，興奮は髄鞘から髄鞘へと飛び飛びに伝わる跳躍伝導がみられる。
― 32 ―

生物基礎・生物
問３

タマネギの鱗片葉（食用部分）の内側表皮にカミソリの刃で 5 mm 角の切れ目を入れ，その表皮をピンセットではぎ取って，スライドガラスに載せた。そこ
ウにを 1 滴落として核を赤色に染色し，カバーガラスをかけて光学顕微鏡で表皮の構成細胞を検鏡した。次に，接眼ミクロメーターと対物ミクロメーター（ 1 目盛りは 1₀₀ 分の 1 mm）をセットし，レンズの倍率はそのまま検鏡すると，ピントが合う前から一方のミクロメーター X の目盛りが見え，ピントが合った時点でもう一方のミクロメーター Y の目盛りも見えた。そのとき，ミクロメー
ター X の 2₀ 目盛りがミクロメーター Y の 7 目盛りと一致していた。続いて，対物ミクロメーターをはずし，先のスライドガラスを置いて観察すると，赤色に染色された核が接眼ミクロメーター 8.5 目盛り分に対応していた。次の問い１ ～⑶に答えよ。
１

上の文章中のウに当てはまる試薬の名称として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

３①酢酸オルセイン液②カルノア液③メチレンブルー液④ヨウ素ヨウ化カリウム溶液

２ 接眼ミクロメーターは，ミクロメーター X およびミクロメーター Y のいずれか。また，観察した核の大きさ（μm）はどの程度か。その組合せとして最も適当なものを，次の①～⑧のうちから一つ選べ。

４接眼ミクロメーター

核の大きさ①ミクロメーター X

3 μm②ミクロメーター X

25μm③ミクロメーター X

3₀μm④ミクロメーター X

25₀μm⑤ミクロメーター Y

3 μm⑥ミクロメーター Y

25μm⑦ミクロメーター Y

3₀μm⑧ミクロメーター Y

25₀μm― 33 ―

生物基礎・生物⑶

タマネギの鱗片葉の表皮に関する記述として最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①５鱗片葉の内側の表皮は，一般に，葉における表側の表皮に相当し，クチクラ層がみられる。

②

鱗片葉の内側の表皮は，一般に，葉における裏側の表皮に相当し，多数の気孔がみられる。

③

鱗片葉の表皮細胞では，核以外にミトコンドリアや葉緑体，液胞などの細胞小器官が観察される。

④

タマネギの外側の鱗片葉の表皮細胞の方が，内側の鱗片葉の表皮細胞よりも成長している。

問４

いま，ある被子植物において，受精により種子が生じた。ある対立遺伝子について，母親の遺伝子型を Aa，父親の遺伝子型を aa とした場合，次の問い １ ・２ に答えよ。
１生じた種子における胚および種皮の遺伝子型の組合せとして最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

胚２６

種皮

①AaAa

②Aa

Aa：aa ＝ 1 ： 1③

Aa：aa ＝ 1 ： 1

Aa④

Aa：aa ＝ 1 ： 1

Aa：aa ＝ 1 ： 1

生じた種子における胚乳の遺伝子型として可能性のあるものはどれか。その組合せとして最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。

①AAa・Aaa・aaa②AAa・aaa③AAAAaa・AAaaaa・aaaaaa④AAAAaa・aaaaaa― 34 ―７生物基礎・生物問５

近縁の 2 種間で，同一遺伝子の塩基配列を比べると，その違いは共通の祖先から分岐した年数に比例して増える傾向にある。そのため，塩基配列の変化速度は注目する 2 種の生物が分岐した年代を同定する目安となり，これをエという。表 2 は，ある生物種 X ，Y ，Z について，ある遺伝子の特定領域において塩基配列の違いがいくつあるかを示したものである。下の問い １ ～ ⑶ に答えよ。
表種X

2種Y種Z

――種X
種Y

2種Z

₄

１ 上の文章中のエ₄に当てはまる語として最も適当なものを，次の①～④８のうちから一つ選べ。
②―

①

分子時計

③２

表 2 から作成できる系統樹として最も適当なものを，次の①～④のうちから遺伝的浮動

④

中立説

自然淘汰

９

一つ選べ。
①②X

③④

Y

X

XX

Y

YZZZZY⑶ 共通祖先から種Zとその他の種が分岐したのが今から₆₀₀万年前とした場合，
表 2 における塩基配列の違いが一つ種に固定されるのに要する時間（万年）はおよそどれくらいだと考えられるか。最も適当なものを，次の①～④のうちから一つ選べ。
①15₀

１0

万年
②3₀₀

③― 35 ―

₆₀₀

④1,2₀₀