入試企画課
2019.06.24
17:12:52 +09'00'

平成 3
1年 度 入 学 試 験 問 題科

里13
各科目

100点満点《配点は，一般入試学生募集要項に記載のとおり。》

生

δ日ン日ン

一一
ペベ

1iA

A吐 口理物

物生化学(15〜32ページ）

地学(49〜63ページ）（注意）
1. 問題冊子および、解答冊子は監督者の指示があるまで聞かないこと。

2. 問題冊子は表紙のほかに 63ページである。また，解答冊子は表紙のほかに，0ページ，化学： 12ページ，生物： 12ページ，地学： 16ページ，である。
物理： 2

3. 問題は物理 3題，化学 4題，生物 4題，地学 4題である。
4. 試験開始後，選択した科目の解答冊子の表紙所定欄に学部名・受験番号・氏名をはっきり記入すること。表紙には，これら以外のことを書いてはならない。

5. く〉総合人間学部（理系）・理学部・農学部受験者は，物理・化学・生物・地学のうちから 2科目を選択すること。
。教育学部（理系）受験者は，物理・化学・生物・地学のうちから 1科目を選択すること

00医学部・薬学部受験者は，物理・化学・生物のうちから 2科目を選択すること。
く〉工学部受験者は，物理・化学の 2科目を解答すること。

6. 解答は，すべて解答冊子の指定された箇所に記入すること。
7. 解答に関係のないことを書いた答案は無効にすることがある。
8. 解答冊子は，どのページも切り離してはならない。
9. 問題冊子は持ち帰ってもよいが，選択した科目の解答冊子は持ち帰つてはならない。
0M10(773‑101)

生
生物問題物

(4問題 100点）

I

次の文章を読み，問 1〜問 4に答えよ。解答はすべて所定の解答欄に記入せよ。

1つの遺伝子の異常が原因となって発症する病気を総称して単一遺伝子疾患と呼①ぶ。ある単一遺伝子疾患の原因となる遺伝子 Pは常染色体上に存在し，酵素 Pをコードする。酵素 Pは，l本のポリペプチド鎖のみからなる単量体として機能する。この酵素 Pは化合物 X を基質として化合物 Y に変換する反応を触媒するが，遺伝子 Pに異常が生じた結果，化合物 Xが体内に蓄積して毒性を発揮することでこの疾患が発症する。その疾患の患者 K の 2本の相同染色体上の遺伝子 Pには，それぞれ 1箇所ずつ，異なる lアミノ酸置換を引き起こす突然変異（変異 a，変異 b）が生じていた。通常，タンパク質はそれぞれに固有の立体構造に折りたたまれてはじめて機能を持ち，折りたたまれたタンパク質の内部には疎水性アミノ酸が，表面には親水性アミノ酸が多く見られる。変異 aでは，酵素 Pの立体構造上表面に位置する親水性アミノ酸が別の親水性アミノ酸に置換される。一方，変異 bでは，酵素 Pの立体構造上内部に位置する疎水性アミノ酸が親水性アミノ酸に置換される。患者 Kで見いだされた遺伝子変異が酵素 Pの性質に及ぼす影響を調べるため，正常型対立遺伝子

pwtから作られる正常型酵素 pwt，変異 aを持つ対立遺伝子 paから作られる酵素pa，および変異 bを持つ対立遺伝子 pbから作られる酵素 pbを，それぞれ 4℃ で 注

意深く精製した後，以下の実験を行った。

実験 1 ：精製したそれぞれの酵素 lμgを 25℃の水溶液中で化合物 X と混合して反応させ，生成する化合物 Yの量を測定することによって，各酵素の反応速度を求めた。化合物 X の濃度のみが異なる様々な条件で反応を行い，反応に用いた化合物 Xの濃度と反応速度の関係を各酵素について調べたところ図 1のようになった。

‑ 33‑OMlO(773‑134)

hu−p圃

圃−−−pwtu

h30︐
︐︐︐︐︐

−−−−−a40

反富20度

10令，，ーーーー一ー一一一一 pa00510

化合物 Xの相対濃度

図 1 反応に用いた化合物 Xの相対濃度（横軸）と反応速度（縦軸）の関係
健常者の生体内における化合物 X の濃度を lとした。反応速度は，l分あたりに生成した化合物 Y の量 （μg／分）である。また，十分に高い化合物 X の濃度を用いて反応を行った場合においても， paの反応速度が 5μg／分（図中矢印）を越えることはなかった。

実験 2 ：次に，温度による影響を検討するため，精製した各酵素を 25℃ あ る い は37℃ で 1時間おいた後，実験 1と同様の方法で， 25℃における酵素反応速度を測0倍の化合物 X を用いた。各条件での酵定した。反応には健常者の生体内濃度の 1
素反応速度を表 1に示す。

表 1 種々の条件下における酵素 Pの反応速度μg／分）を示す。
表中の数値は 1分あたりに生成した化合物 Y の量 （
反応測定前の条件使用した酵素25℃

1時間

37°
C 1時間

正常型酵素 pwt3838変異型酵素 pa44変異型酵素 pb363‑ 34ーOMlO(773‑135)

問 1 下線部①に関連して，代表的な単一遺伝子疾患としてフエニルケトン尿症がある。フェニルケトン尿症は，アミノ酸のひとつであるフェニルアラニンを水酸化する酵素の遺伝子異常により引き起こされる。フェニルアラニンを基質としたときのこの酵素の反応生成物の名称を，次の（あ）〜（お）より lつ選び，記号を解答欄に記入せよ。

（あ）アラニン（い）ダイニン（う）

グリコーゲン（え）

システイン（お）チロシン

問 2 実験 1において，変異 aに起因するアミノ酸の置換によって酵素 Pの酵素活性が図 1に示すように変化した理由として，最も適切なものを（あ）〜（え）より lつ選び，記号を解答欄に記入せよ。

（あ）

酵素反応の活性化エネルギーが低下したため。

（い）

酵素反応の活性化エネルギーが上昇したため。

（う）

酵素 Pと化合物 Xが結合する力が弱まったため。

（え）酵素 Pと化合物 Xが結合する力が強まったため。

問 3 実験 2において，酵素を 37℃でおいた後に反応速度を測定した際に，変異型酵素 pbで大幅な酵素活性の低下が見られた理由を考え，解答欄の枠の範囲内で説明せよ。

‑ 35‑<)MIO(773‑136)

問 4 患者 K の生物学上の両親の DNA配列を調べたところ，父親は P附と paを，母親は pwtと pbを持っており，どちらも疾患症状を呈していなかった。
すなわち， paおよび pbはどちらも劣性遺伝する。患者 K が疾患を発症する
理由と，その両親が発症していない理由を生体内における酵素活性の観点から考え，実験結果を引用しながら，解答欄の枠の範囲内で説明せよ。ただし，各相同染色体から発現する酵素 Pの分子数は変異の有無に関わらず同等であるものとする。

‑ 36‑OM10(773‑137)

細いガラス管を用いて変異原をで胞質問入・，.
、.
!
!
t'i

皮膚全体が問幼虫I
Fも怨j{l J
山 崎
核だけが中心部で分裂する／核が移動し，その後・細胞膜がつくられる

皮膚に透明の領域をもっ幼虫

透明の領域
図1

実験 2 ：実験 1で得られた，皮膚に透明になった領域がまばらに形成された幼虫のう
ち，仁己を成虫まで育てて，異性の純系の野生型の成虫と交配して次世代の卵を得た。これらの卵からふ化した幼虫を育てて観察すると，一部の幼虫では皮膚④全体が透明になっていた。観察した幼虫の性比は 1:1であったが，皮膚全体が透明はった幼制すべて仁己であった。

問 1 文 中 の 仁 己 〜 仁 日 に 問 ぞ れ 「 雌 」 ま た は 「 雄Jのどちら問てはまる。適切な方を選択し，解答欄に記せ。

問 2 下線部①に関連して，昆虫の血管系を何と呼ぶか，解答欄工に記せ。また，その特徴を解答欄オの枠の範囲内で説明せよ。

問 3 カイコガの受精卵では下線部②の時期を経た後に卵割が起きる。見虫でみられるこのような卵割の様式を，魚類や鳥類の卵割の様式と区別して特に何と呼ぶか，解答欄に記せ。

問 4 下線部④について，これらの幼虫では親世代でみられた下線部③のような表現型はみられず，皮膚が透明になった場合は常に皮膚全体が透明になっていた。このように親世代と子世代で皮膚の表現型が異なった理由を，解答欄の枠の範囲内で説明せよ。

‑ 38‑<)MlO(773‑139)

(Bl ニワトリの前肢の発生は，受精後 3日目噴の匪で始まる（図 2A）。この時期の前⑤肢の後方領域に位置する中旺葉組織は極性化活性域と呼ばれ，周囲の細胞群に対し前後軸の極性を与える（図 2B）。前肢の細胞が前後軸に沿った位置情報を受けとることにより，受精後 10日固までには，ろにかけて，3本の指が形づくられる（図 2C，前から後1‑2‑3。番号は各指の名称を示す）。極性化活性域では，ソニック

ヘッジホッグ（SHH）と呼ばれるタンパク質が細胞外に分泌され，拡散により前後軸に沿った SHHの濃度勾配が形成される。ニワトリの前肢の発生過程では， SHHが位置情報を与える分子としてはたらき，濃度依存的に各指の個性を決める。

SHHのように，濃度に応じて細胞に位置情報を与え，細胞の発生運命を決める物質を，モルフォゲンと呼ぶ。
⑥CAB

ニワトリ腔
（受精後 3日目頃）

ニワトリ右前肢（受精後 3日目頃）

ニワトリ右前肢（受精後 10日目頃）＋後前Ai

骨後極性化活性域
図2
この図の B, C はニワトリの右前肢を背側から眺めたものである。

問 5 下線部⑤に関連して，極性化活性域のように，誘導作用をもっ旺領域を何と呼ぶか，解答欄に記せ。

‑ 39‑0M10(773‑140)

問 6 下線部⑥に関連して，次の文章を読み，以下の（ 1）〜（3）に答えよ。

モルフォゲンの変化が位置情報に与える影響を定量的に表現するための数理モデルを考える。 l次元空間 x（ミ 0）において，モルフォゲンは供給源 x=Oの位置から分泌され， x軸の正の向きに拡散し分解されるものとし，その濃度yを，y ＝αe‑bx式（i)でモデル化する（図 3。
） αはモルフォゲンの分泌量に関する係数， bは拡散・分解によるモルフォゲンの広がりの程度を表す係数である。ここで，モルフォゲンの濃度が cとなる x軸上の位置を X とする。なお， b>0, 0<C ＜αとする。 eは自然対数の底（ネイピア数）を表す。

yG

モルフォゲン濃度

y＝αe bx。

O XX供給源からの距離
図3(1） α，b, C を用いて，位置 X を表す式を，解答欄に記せ。

この問題は，次のページに続いている。
‑40‑0M10(773‑141)

(2) モルフォゲン濃度に関するモデル式（ i）をニワトリ前肢に適用する。極性化活性域に x軸の原点を置き，右前肢の前後軸に沿って x軸を図 4のように定める。野生型の SHHの濃度は，式（ i）において α＝1.0, b=0.030，すなわ
ち y=e‑0.030xで表されるものとする。また， SHHの濃度が 0.
50において
図 2C）の位置が定まるものとする。 zの単位は μ mである。
指 3（
さて，野生型に比べ， SHHの分泌量が 2倍となる変異型の個体がいるとしよう。この変異型個体における指 3の位置は，野生型個体と比べてどのように変化すると考えられるか。位置の変化について向きと距離（有効数字 2けた）を導出過程とともに，解答欄の枠の範囲内で記せ。ただし， loge2を0.
69として計算せよ。

ニワトリ右前肢
前AllV後lOOμm
図4‑41‑OMlO(773‑142)

(3) 受精後 3日目頃の（2）の変異型の右前肢をある化合物で処理したところ，受精後 10日固までに指 3が野生型と同じ位置に形成された。この化合物がもっ効果として可能性のあるものを，次の（あ）〜（か）からすべて選び，解答欄に記入せよ。

（あ）SHHの分泌を促進する。

（い）

SHHの分泌を抑制する。

（う）

SHHとSHH受容体との結合を促進する。

（え）SHHとSHH受容体との結合を抑制する。

（お）分泌後の SHHの分解を促進する。

（か）分泌後の SHHの分解を抑制する。

‑42‑＞
くMlO(773‑143)

問 3 文中の仁日と~に入る語句の組合せとして適切なものを（あ）〜（か）の中から選び，解答欄に記せ。

（あ）ウ：フィトクロムエ：赤色光吸収型（い）ウ：フィトクロムエ：遠赤色光吸収型（う）

ウ：フォトトロビン

エ：赤色光吸収型（え）

ウ：フォトトロビン

エ：遠赤色光吸収型（お）ウ：クリプトクロム

エ：赤色光吸収型（か）ウ：クリプトクロム

エ：遠赤色光吸収型

問 4 森林に生育する野生の樹木の中にも，光発芽種子を持つものがある。そのような樹木の種子は，鳥が丸飲みにできる程度の大きさをもち，周囲に果肉や油脂分に富んだ層を持つことが多い。このような種子の性状と光発芽という特性が結びつくことで，これらの樹木は生存上有利になっていると考えられる。その理由として考えられることを，これらの樹木が子孫を残しやすくなる環境条件を挙げながら，解答欄の枠の範囲内で説明せよ。

‑44‑

OMlO(773‑
145)

陸産員類．
．．
．
．
．
．
集ド− ．．
．
．
．

被子植物

1.
0」

1.
00.
8

種分0.
6

化率0.
40.
20.
0．
．
．
．．
．
．
．
．
．
．
．
．

種分0.
60.
40.
20.
0
‑
1

10,000
島の面積（km2)

1

100

1
0010,000

島の面積（km2)
図1

黒点は，島ごとの種分化率と島の面積を表す。実線は，種分化率と島の面積の間の相関関係を示したものである。（Kiseland Barraclough,2010の図を改変）

問 1 文中の仁己，仁己に当てはまる適切な語句を解答欄に記せ。

問 2 大陸から多数の個体が島に移動して形成された集団と，少数の個体が島に移動して形成された集団があるとする。集団の形成直後について着目すると，遺伝子プールの対立遺伝子頻度に関して，もとの大陸の集団との違いが大きくなりやすいのは，どちらの集団か。下線部①を参考にしながら，その理由も含め，解答欄の枠の範囲内で説明せよ。なお，個体の移動による大陸の集団の大きさの変化は，無視できるものとする。

問 3 図 1を作成した研究グループは，陸産員類の種分化が生じている島の最小面積が，被子植物のそれに比べて小さいことを指摘している。また，この図からは，被子植物の方が陸産員類よりも，種分化率が低い傾向がみられる。このような種分化率の違いがみられる原因として考えられることを，被子植物と陸産貝類が個体の分布を広げたり，遺伝子の分布を広げる仕組みに着目して，解答欄の枠の範囲内で記せ。

‑46‑。

Ml0(773‑147)