問題【１】解答例
ア：活性化（自由）エネルギー
イ：NAD, FAD, CoA
ウ:ウェスタンブロット(法)、イムノブロット（法）など
エ：ヘテロクロマチン
オ：ユークロマチン
カ：相同組換えキ：イントロン
ク：スプライシング
ケ：rRNA、RNAコ : RNA
サ : DNA
シ：グルコース
ス：疎水、水溶、極など	 
セ：グルタミン酸、Glu
ソ：グリシン、Gly
タ：ATP
チ：水素、H、なお、厳密には不正解だが H+、プロトンでも可。
ツ、テ：ミトコンドリア、葉緑体、（順不動）
ト：キネシン
ナ：サイクリンニ：組換え、交差
ヌ：アポトーシス
ネ：ネクローシス
ノ：動原体
ハ：基底膜
ヒ：シグナル配列、移行シグナル、選別シグナル、局在（化）シグナル問題【２】解答例
問１	 
（ア）核（イ）DNA（ゲノムも可）（ウ）RNA ポリメラーゼ（エ）RNA（オ）スプライシング（RNA エディティングも可）（カ）3’末端のポリアデニル化（キ）5’末端のキャップ形成（注）オ~キは順不同（ク）核膜孔（核膜孔複合体も可）（ケ）細胞質（コ）リボゾーム（サ）タンパク質（ペプチド鎖も可）
問２	 （１）塩基（チミンとウラシル）、糖（デオキシリボースとリボース）（２）２本鎖 RNA の分子量：320 x 742 x 2 = 474,880
474,880 x (60,000/6 x 1023) = 4.7 x10-14 g（３）注入した RNA が数分子。一方、unc-22 の mRNA は数千コピー存在する。
よって、注入した RNA が触媒的に機能することが考えられる。また、注入した RNA が複製・増幅される可能性も考えられる。
（４）イントロンは核内でスプライシングにより除去されている。そのようなイントロンの配列では効果がなかったことから、RNAi による発現抑制は細胞質で起きると考えられる。
（５）２本鎖 RNA が Argonaute タンパク質などと結合した後、片方の RNA 鎖が除かれる。残った RNA 鎖（ガイド RNA）が相補的塩基対を形成することで標的ｍRNA を識別する。
（６）Argonaute の RNase 活性により標的ｍRNA が分解される。あるいは、RNAと Argonaue 複合体が標的ｍRNA に結合することで、その mRNA の翻訳が阻害される。など

問題【３】解答例
問１	 ア）○；	  イ） （理由：解離液②で解離させた細胞Ａは、懸濁液に CaCl2 が含まれる時には細胞同士が接着し、凝集塊を形成するが、懸濁液に CaCl2 が含まれない時は細胞同士の接着がおこらない）；	  ウ）○；	  エ）○	 
問２	 
（１）タンパク質Ｘは CaCl2 を含まない解離液①では分解され、CaCl2 を含む解離液②では分解されずに活性が保持されることから、Ca2+イオンの存在下では構造が安定化してトリプシンで分解され難くなると考えられる。（配点２点）（２）CaCl2 を含む PBS に懸濁したときは細胞同士が接着するが、CaCl2 を含まない PBS に懸濁したときは接着がおこらないことから、タンパク質Ｘの活性発現には Ca2+イオンが必要であると考えられる。
問３	 
細胞Ａと細胞Ｂはどちらも Ca2+イオンの存在下で接着し、凝集塊を形成するが、それぞれ別々の凝集塊を形成して混じり合わないことから、タンパク質Ｘを発現する細胞はタンパク質Ｘを発現する細胞と選択的に接着し、タンパク質Ｙを発現する細胞はタンパク質Ｙを発現する細胞と選択的に接着すると考えられる。
このことから、タンパク質Ｘとタンパク質Ｙは Ca2+イオンの存在下で同種結合により細胞同士を接着させるタンパク質であると考えられる。
問４−１	  	 カドヘリン	 問４−２	 
〔実験２〕の結果より、細胞Ｃには細胞Ａに発現している細胞同士を接着させるタンパク質が発現していないと考えられる。この点に着目し、このタンパク質の完全長 cDNA を細胞Ｃに導入して、このタンパク質を高発現する細胞Ｃを作製する。この細胞を解離液①と解離液②でそれぞれ解離させ、CaCl2 を含む PBSおよび含まない PBS に懸濁したのち、培養皿に移して〔実験１〕と同様に 37℃

で 30 分間、旋回培養する。この分子量 12 万のタンパク質が細胞Ａに発現しているタンパク質Ｘであれば、CaCl2 を含む PBS に懸濁したときに細胞が接着し、凝集塊が形成される。

問題【４】解答例
問１
カエルの卵細胞から核を抜き取り、そこにオタマジャクシや成体から得た分化した細胞の細胞核を移植した。すると、核移植された卵細胞は正常なカエルに育った。
問２	  初期化とは、細胞の能力を発生の初期、すなわち受精卵や内部細胞塊の状態にまで戻し、個体の全種類の細胞になりうる能力を持った細胞に改変すること。
問３	  転写因子（「DNA 結合タンパク質」なども部分点）。
問４	  改変 iPS 細胞を着床前の胚盤胞の腔所に注入し、子宮に戻して着床・発生させる。生まれてきたキメラマウスを野生型マウスと掛け合わせ F1 世代を作り、改変遺伝子を持っている F1 世代マウスを選ぶ。これで、体の全細胞で片側の対立遺伝子に導入遺伝子を持ったヘテロ変異マウスが得られる。これらのヘテロ変異マウス同士を掛け合わせて F2 世代を作ると、体の全細胞の両方の対立遺伝子に導入遺伝子を持つホモ変異マウスが４分の１の確率で得られる。	 
問５・ES 細胞はヒト胚から作らなければならないため材料の入手が困難であるが、iPS 細胞は成体の細胞から作ることができるため材料の入手が比較的容易である。
・山中因子を導入することにより成体細胞から作る iPS 細胞は、患者自身の細胞から作ることができるので、ES 細胞と違い移植片拒絶の問題を回避できる。
・ヒト iPS 細胞の作成においてはヒト胚を破壊しなくてよいので、ヒト胚の使用に関する倫理的問題を回避できる。など	 

問題【５】解答例
問１	 	 
（１）：カルビンあるいはカルビン・ベンソンあるいはＣ３	 
（２）：ＴＣＡあるいはクエン酸あるいはクレブス	 （３）：師管あるいは篩管	 	 問２	 
外包膜、内包膜、チラコイド膜の３重膜で構成され、２枚の包膜で囲まれた区
画は膜間部、内包膜で囲まれた区画はストロマ、チラコイド膜で囲まれた区画はルーメン(内腔)と呼ぶ。炭酸同化反応はストロマで行われる。	 	 
問３	 	 ATP はミトコンドリア内膜の ATP/ADP キャリアー（交換輸送体）によりサイトゾル側の ADP と対向輸送される。	 	 
問４	 	 
酵素Ａ:スクロースリン酸合成酵素、酵素Ｂ:インベルターゼ（スクラーゼは同じ反応を触媒するが別酵素、部分点を与える）、産物Ａ:スクロース６-リン酸、産物Ｂと産物Ｃ:グルコースとフルクトース(順序入れ替え可)。	 	 
問５	 	 
欠損株ではスクロースの分泌が減弱し、その結果、デンプンからスクロースへの変換が抑えられ蜜腺柔組織特異的にデンプンが蓄積する。このデンプン蓄積はヨウ素デンプン反応で観察できる。他の器官・組織には目立った表現型は観察されない。	 

問題【６】解答例
問１
体重 20g のスズメが 10m の高さまで飛び上がるときに必要なエネルギーは、(20×10-3 kg)×(9.81 m s-2)×(10m) = 2.0 × 9.81 × 1.0 × 10-1 J
このエネルギーを作り出すために必要なグルコースのモル数 n は、
n = (2.0 × 9.81 × 1.0 × 10-1) / (2.808 × 106) = (2.0 × 9.81 × 1.0 × 10-7) / 2.808 mol
グルコースの分子量は 180 g mol-1 であるので、必要なグルコースの量(m)は、
m = nM = (2.0 × 9.81 × 1.0 × 10-7) / 2.808

180 = 1.310-4 g問２a)OO

H 2NOOHOHOOH

NH 2NH 2

glutamineglutamateb) 吸熱反応c) ΔrC p = { C p,m(Gln, aq)+ C p,m(H2O, l)} – { C p,m(Glu, aq) + C p,m(NH4+, aq)}⦵⦵⦵

= +5.4 J K-1 mol-1 = +5.4

⦵⦵

10-3 kJ K-1 mol-1

T’ - T = +35 K

Δ rH (333K) = (+21.8 kJ mol-1) + (5.4⦵

10-3 kJ K-1 mol-1)(35 K)= +22.0 kJ mol-1（上記の回答は、標準定圧モル熱容量を 25℃での値として求めているが、60℃あるいは 0 K での値として計算しても正解とする）
d) 0.46
問３a)「規則正しい らせん構造」
b)「らせん構造の周期性とピッチ」
c)「塩基の周期性とピッチ」

問題【７】解答例
問１	 
欠失や挿入変異問２	 L ≧≧

問３	 
同じサイトに複数回置換が生じたり復帰置換が生じるため。
問４	 １）k = -log(1 – d)を d で微分すると 1/(1− )なので d = 0 の時は１となる。
２）d = 1
問５	 １）サイトあたりのアミノ酸置換数２）共通祖先から種 A が分岐して T 年、種 B も共通祖先から分岐して T 年経過しており、k は種 A と種 B 間のサイトあたりのアミノ酸置換数なので年あたりにするためには 2T で割る必要がある。もしくは共通祖先から種 A（もしくは種B）までの置換数は k/2 なので T で割ると k/2T となる。

問題【８】解答例
問１

問２	 

問３

問題【９】解答例
問１
式(1)を v を用いて書き直すと、
dv"k= ! v! x
dtmm

これと、v の定義式をあわせると、# dx%% dt = v$% dv = ! " v ! k x%& dtmm
すなわち、1$! 0! x$d ! x$=# k! &# &#&dt " v % # '' & " v%" m m%
1'$ 0!A = & k# ).
" )&% "mm(固有値をλとすると

!"
1=0k
#!
! !"
mm
すなわち、#"& k! % + !( + = 0$m' m$k%$ (# ± ' * #4& m)
mm
!" =.
2
2

問２
m = 1, γ = 3, k = 2 を問１の答えに代入すると、

!="3 ± 1= "2,"12

λ1 = -1, λ2 = -2 とおくと、それぞれの固有ベクトルは、! " 1 % ! " 1 %e1 = $, e2 = $.
# !1 '&# !2 '&
よって、"$ x ( t ) = C1 exp ( !t ) + C2 exp ( !2t )#$%v ( t ) = !C1 exp ( !t ) ! 2C2 exp ( !2t )! x$ ! 1 $初期条件 # & = # & を代入して、C1, C2 を求めると、C1 = 2, C2 = -1.
" v % " 0%#% x ( t ) = 2 exp ( "t ) " exp ( "2t )!$%&v ( t ) = "2 exp ( "t ) + 2 exp ( "2t ) .
問３
固有値が複素数になる場合に x は減衰振動を示す。複素数になる条件は、固有値のルートの中が負になる、すなわち、

k#" &! % ( ) 4 < 0.
$ m'm2あるいは、! " 2 # 4km < 0.
補足説明：	  問１で求めた２つの固有値を λ1, λ2 とすると、x の時間発展は、
x ( t ) = C1 e !1t + C2 e !2tとなる。C1, C2 は定数。λ1, λ2 がどちらも実数なら、x の時間発展は指数関数になる。一方で、複素数( ! = a ± bi )であれば、以下のように振動成分も含む。
x ( t ) = C1 e( a+bi )t + C2 e( a!bi )t

オイラーの公式 eibt = cosbt + i sinbt をつかえば

x ( t ) = ( C1 + C2 ) e at cos ( bt ) + i ( C1 ! C2 ) e at sin ( bt )問４
非対称分裂をした場合に、幹細胞の数 X は増えることも減ることもないから。
加えて、分化細胞から幹細胞が生じることも考慮していないから。

問５0 '$ ! symB=&)% ! asym ! y " # (固有値をλとすると、! sym " #0! asym!Y " $ " #= 0.

すなわち(!

sym)()" # ! y " $ " # = 0.

! " = # sym , # y $ %問６問２と同様に、固有値と固有ベクトルを用いて、時間発展を求める。

βsym = 2, βasym = 0, βy = 1, α=	 0 の場合：
問５の答えに各パラメータの値を代入すると、固有値は、λ=1,2λ1 = 1, λ2 = 2 とおくと、それぞれの固有ベクトルは、! ! 1 $ ! ! 0 $e1 = #, e2 = #.
" 0 &%" 1 &%!# X ( t ) = C2 exp ( 2t )"#$Y ( t ) = C1 exp ( t )! X $ !1 $初期条件 # & = # & を代入すると" Y % " 0%"$ X ( t ) = exp ( 2t )!#.
$%Y ( t ) = 0βsym = 0, βasym = 2, βy = 1, α=	 0 の場合：
問５の答えに各パラメータの値を代入すると、固有値は、λ=0,1
λ1 = 0, λ2 = 1 とおくと、それぞれの固有ベクトルは、! " 1 % ! " 0 %e1 = $, e2 = $.
# !2 '&# 1 '&

"$ X ( t ) = C1#$%Y ( t ) = !2C1 + C2 exp ( t )! X $ !1 $初期条件 # & = # & を代入すると" Y % " 0%#% X ( t ) = 1!$%&Y ( t ) = "2 + 2 exp ( t ) .
問７グラフにおいて、この時間より前の時間では、幹細胞が増えても分裂細胞の数がほぼ一定である。この性質は、問６では βsym = 2, βasym = 0	  の場合に見られる。
この時間より後の時間では、幹細胞の数はほぼ一定に対して分化細胞は増える。
この性質は、問６では βsym = 0, βasym = 2	  の場合に見られる。
よって、①。
即ち、対称分裂のみをして幹細胞のみが増える状態から、非対称分裂をして、分裂細胞のみが増える状態へ切り替わった。
参考：t ! 2 での時間発展は、問６の βsym = 2, βasym = 0, βy = 1, α=	 0 の場合になる。

!# X ( t ) = exp ( 2t ).
"#$Y ( t ) = 0
t ! 2 での時間発展は、問６の βsym = 2, βasym = 0, βy = 1, α=	 0 の場合の以下の式に、"$ X ( t ) = C1#$%Y ( t ) = !2C1 + C2 exp ( t )t<2 の場合の式へ t=2 の X, Y を代入して、C1, C2 を求める。
即ち、t=2 では、X(2)=exp(4), Y(2)=0.
これより、C1 = exp(4), C2 = 2exp(2)"$ X ( t ) = exp ( 4 )#$%Y ( t ) = !2 exp ( 4 ) + 2 exp ( t + 2 )