〔2015Ａ〕 生 物 （生物基礎・生物） （注意事項） 1．解答開始の指示があるまで問題冊子を開いてはいけません。 2．問題冊子と解答用紙は別になっています。 3．解答用紙の各ページの所定欄に受験番号，氏名を記入しなさい。 4．計算等が必要な場合は問題冊子の余白を利用しなさい。 5．試験終了後は問題冊子を持ち帰りなさい。 生物 第１問 動物の細胞に関する以下の問いに答えなさい。 問１ 免疫に関する次の⑴～⑶の問いに答えなさい。 ⑴ 細胞性免疫において樹状細胞はどんな働きをもつか。40字以内で答えなさい。 ⑵ 体液性免疫において形質細胞はどんな働きをもつか。40字以内で答えなさい。 ⑶ リンパ球が，自分自身の体の成分に免疫反応を示さない理由はどのように考 えられているか。50字以内で答えなさい。 問２ ホルモンに関する次の⑴～⑷の問いに答えなさい。 （ｂ）に適する語句を入れなさい。 ⑴ 次の文章の（ａ）， ホルモンをつくり，分泌する器官や細胞を（ａ）という。（ａ）と，消化酵 素を分泌する細胞からなる組織の大きな違いは，後者が（ｂ）をもつのに対し， 前者は（ｂ）をもたない点である。 ⑵ ホルモンが体液中を移動して離れた場所にある細胞へ情報を伝えるとき，ス テロイドホルモンとペプチドホルモンとでは働き方に違いがある。それはどの ような違いか。80字以内で答えなさい。またそのような違いの原因となる化学 的な理由を50字以内で答えなさい。 ⑶ 視床下部に存在し，ホルモンを分泌する特別な神経細胞は何と呼ばれている か。 ⑷ ヒトの体には，血液中のホルモンの濃度を適切な量に保持するため，ホルモ ンの作用による最終生産物や，その効果が，前の段階に対して影響を及ぼすよ うな仕組みが存在する。このような仕組みは何と呼ばれているか。 ―1― 生物 問３ 筋肉の構造と働きについて，次の文章を読んで⑴～⑶の問いに答えなさい。 骨格筋は（ア）と呼ばれる細長い細胞が束になったものである。光学顕微鏡 で観察すると，（ア）には，ⓐ明と暗の縞模様がみられる。電子顕微鏡で観察す ると，筋肉の収縮時には，ⓑ縞模様の「明」の部分の長さだけが変化するのが みられる。 （ア）に適する語句を入れなさい。 ⑴ ⑵ 下線部ⓐについて，縞模様の「暗」の部分に存在するタンパク質の名称を答 えなさい。 ⑶ 下線部ⓑについて，筋肉の収縮が起こるとき，縞模様の「暗」の部分ではど のようなことが起こっているか。「ＡＴＰ」という語句を入れて80字以内で答 えなさい。 問４ 神経細胞や感覚細胞に関する次の⑴～⑶の問いに答えなさい。 ⑴ 有髄神経繊維の興奮の伝導速度は，無髄神経繊維の伝導速度の約50倍も大き いことが知られている。その理由を，「絶縁体」という語句を入れて，100字以 内で答えなさい。 ⑵ 神経細胞の興奮では，閾値より大きな刺激が与えられても活動電位の振幅は 変わらないことが知られている。では，音や光などの刺激の強さに関する情報 はどのようにして中枢に伝えられるのか。50字以内で答えなさい。 ⑶ 夕方になり辺りが暗くなると，ヒトの目には，周囲の風景は，物の輪郭がぼ んやりして色のない白黒の状態に見えてくる。その理由を，「視細胞」という 語句を入れて，150字以内で答えなさい。 ―2― 生物 第２問 植物プランクトンの培養実験に関する次の文章を読んで，以下の問いに 答えなさい。 植物プランクトンを図１のようなシステムで培養した。5000mLの透明なガラス 容器に2000mLの培地を入れ，あらかじめ培養し，遠心分離法で濃縮しておいた植 物プランクトンをそこに添加した。1日あたり500mLの新鮮な培地をラインＡから 導入するとともに，同量の培養液をラインＢから排出し，それを実験試料として 用いた。照明はタイマーで制御し，12時間点灯（明期），12時間消灯（暗期）とし た。 （これを明暗周期12h－L：12h－Dとする。このときのLとDはそれぞれ“Light” と“Dark”の意味であり，それぞれ自然環境における“昼間”と“夜間”に相当 する。 ）植物プランクトンの細胞密度は最初の３日間で20％減少した後増加に転じ， ３週間後に1500細胞/mLに達した後でやや減少し，最終的に1200細胞/mLの細胞密 度で一定になった。 ρͼϋł Ȫ૧̈́౷ȫ ρͼϋŃȪෳסȫ ߗܨ ચྶ 図１ 植物プランクトンの培養システム ―3― 生物 問１ ⑴ 下線部の「あらかじめ培養し，遠心分離法で濃縮しておいた植物プランクト ン」を含む溶液中に55000細胞/mLの細胞が含まれていたとし，その溶液をこ のシステムの培地に40mL添加したとすると，培養開始直後の培養液中の植物 プランクトンの総細胞数はおおよそいくらになるか。計算式を含めて答えなさ い。 ⑵ 培養実験を４週間行ったとして，その間の植物プランクトンの細胞密度の 変化をグラフにしなさい。横軸を培養日数（日），縦軸を細胞密度（細胞/mL） とすること。 問２ ４週間培養後，培地中の細胞密度が一定になった後で，排出液中の細胞を ３時間おきに回収し，遠心分離法によって細胞を濃縮した後，DNAを抽出し， 細胞あたりのDNA量を定量した。その結果，図２のようなグラフが得られた。 下記の①～④の文の中で，このグラフから読み取れる推測として正しいとはか ぎらないものを２つ選びなさい。 ळ༾̜̹͈ͤŅŏłၾȪచȫ IJįĶ ྶܢ ճܢ ྶܢ ճܢ IJ ıȁġġĴȁġġķȁġġĺȁġIJijȁIJĶȁġIJĹȁġijIJȁġijĵȁġijĸȁġĴıȁĴĴ শۼȪশȫ 図２ 細胞あたりのDNA量の変化 ―4― 生物 ① この植物プランクトンは明け方に分裂する。 ② この植物プランクトンのDNA複製は夕方から夜にかけて行われる。 ③ この植物プランクトンのすべての細胞が１日に１回分裂する。 ④ この植物プランクトンのG1期は約12時間である。 問３ 問２と同様に回収した排出液中の細胞からRNAを抽出し，いくつかのRNA 種（RNA1，RNA2，RNA3，RNA4およびRNA5）についてその量の変動をグ ラフ化したところ，図3Aが得られた。 IJııı œŏłၾȪచȫ œŏłĶ œŏłIJ œŏłĴ IJıı œŏłij IJı œŏłĵ IJ ıȁġġĴȁġġķȁ ġĺȁ ġIJij ȁIJĶ ȁIJĹȁġijIJ ȁijĵ ȁijĸ ȁĴıȁĴĴ শۼȪশȫ 図3A RNA量の変動（単位は相対値） 実験者はこのグラフから，RNA3をコードする遺伝子かRNA4をコードする遺 伝子が，この植物プランクトンの分裂のタイミングを決定していると推測し，さ らに以下のような実験を行った。明暗周期を15h－L：9h－Dとし，４週間培養を 行った後，３時間おきに回収した排出液中の細胞からDNAとRNAを抽出し，細 胞あたりのDNA量と２種のRNA（RNA3とRNA4）の量を定量した。その結果， 図3Bが得られた。このグラフから，２種のRNAのうちどちらが細胞分裂にかか わっている可能性が高いと考えるか，その理由とともに答えなさい。 （字数制限なし） ―5― 生物 IJıı IJı IJ IJįĶ ळ༾̜̹͈ͤŅŏłၾ Ȫచȫ œŏłၾȪచȫ IJııı ྶܢ ճܢ ྶܢ ճܢ œŏłĴ œŏłĵ IJ ıȁġġĴȁġġķȁġġĺȁġIJij ȁIJĶ ȁIJĹȁġijIJ ȁijĵ ȁijĸ ȁĴıȁĴĴ শۼȪশȫ 図3B 明暗周期が15h－L：9h－Dの時の細胞あたりのDNA量（黒丸）とRNA量（曲線）の変動 問４ RNA4の鋳型となる遺伝子DNAの3’末端の塩基配列はGGATTCTCCGGAで あるとすると，RNA4の5’末端の塩基配列はどのようになるか，書きなさい。 ―6― 生物 第３問 動物の縄張りに関する次の文章を読んで，以下の問いに答えなさい。 動物の中には縄張りをもつものがいる。縄張りをもつと餌を確保できるなどの利 益がある。ここではこれを「縄張りの利益」と呼ぶ。しかしながら，縄張りを維持 するためには，縄張りを見回り，場合によっては他の個体を縄張りから実力で追い 出すためなどに時間と労力を要する。ここではこれを「縄張りのコスト」と呼ぶ。 下の図はある動物の「縄張りの利益」（曲線ａ）と「縄張りのコスト」（直線ｂ）の 関係を示したものである。この動物の場合，「縄張りのコスト」は縄張りの大きさ の増大とともに直線的に増加していく。これに対し，「縄張りの利益」は縄張りの 大きさの増大とともに増加はするものの，増加は次第に頭打ちになっていく。 ˵ ˾ ථಫⅴ⅛၌ף₊↊←↞ 䠽 ˴ ථಫ͈ͤఱ̧̯ 問１ 縄張りの大きさに関して，解答用紙の図中に説明のための補助線を描き加え て縄張りの成立する範囲をＸ軸上に示しなさい。 問２ 前問で解答した範囲で縄張りが成立すると考えた理由を100字以内で説明し なさい。 ―7― 生物 問３ 解答用紙の図中に補助線を描き加えて，「縄張りの利益」と「縄張りのコス ト」の観点から最適と考えられる縄張りの大きさ（概ねでよい）を点Aとして X軸上に示しなさい。 問４ 前問で解答した縄張りの大きさが最適と考えた理由を100字以内で説明しな さい。 問５ この動物では，ある水準以上に個体群密度が上昇すると縄張りが成立しなく なった。個体群密度が上昇して縄張りが成立しなくなった状態における「縄張 りのコスト」を示す直線を，直線ｃとして解答用紙の図中に描き加えなさい。 問６ 個体群密度が上昇することによって縄張りが成立しなくなった理由を「縄張 りの利益」と「縄張りのコスト」の観点から100字以内で説明しなさい。 ―8― 生物 第４問 次の文章を読んで，以下の問いに答えなさい。 FAO（国際連合食糧農業機関）は，近年，世界の人口・食糧問題への対応策の 一つとして「昆虫資源」に注目している。例えば2013年には“Edible insects: future prospects for food and feed security”という報告書を出した。日本語版はないがタイト ルを邦訳すれば『食用昆虫 ‐ 将来の食糧・飼料の安全保障のために』といったと ころか。この報告書で執筆者らは昆虫資源の可能性について様々な角度から議論し ている。 昆虫が人間社会に提供してくれる「生態系サービス」には古くから認識されてき たものも多い。例えば，昆虫が食物網の中で消化・分解の役割を果たすことで土壌 を肥沃化することに貢献していることや，（ ① ）を通して農産物の実りを確実 にすることなどの効用である。いわゆる「害虫」を捕食する「益虫」の存在も生態 系サービスの一つに数えられている。あるいは，（ ② ）や蜂蜜など，高級な衣 料や嗜好的な食料の供給者として，私たち人間の生活に密着した事例も思い浮かべ ることができる。 しかし，昆虫そのものを主要な食べ物として捉え，タンパク質源として食糧や飼 料に活用するという考え方は，これまでFAOの報告書の中で取り上げられることは なかったし，国際社会における議論でも注目されることはほとんどなかった。これ は昆虫食が，途上国を中心とした伝統文化の中で広くみられるにもかかわらず，国 際社会をリードする西欧文化の中では野蛮なものとみなされ，毛嫌いされる傾向が 強かったことに一因があるとみられる。 近年のFAOの議論は，昆虫食に対するこうした認識を根底から変えて，昆虫資源 を食糧・飼料に活用しようとする意気込みに溢れている。上記FAOの報告書によれ ば，現在，世界では伝統的に昆虫を食糧として利用している人口は20億人にのぼ り，利用されている昆虫は1,900種以上に及んでいるという。昆虫は分類上，動物界， 節足動物（ ③ ） ，昆虫（ ④ ）に属するが，このうち，食糧として利用され ているのはカブトムシやゴミムシなどの仲間の甲虫目（鞘翅目）が31％，チョウや ガの仲間の鱗翅目が18％，ハチやアリの仲間の膜翅目が14％，バッタやコオロギの 仲間の直翅目が13％，セミやカメムシの仲間の半翅目が10％等ということである。 日本でも蜂の子やバッタ，ザザムシなどが食されてきたことはよく知られている。 ―9― 生物 FAOでは，こうした世界の昆虫資源を再認識し，発展的に利用を拡大しようと試み ている。 昆虫は栄養価の高さでも注目される。昆虫食に供されるものの中には脂肪，タン パク質，ビタミン，食物繊維，ミネラルなどを豊富に含んでいるものが多くみられ る。例えば，ゴミムシダマシの幼虫は，タンパク質，ビタミン，ミネラルを豊富に 含み，牛肉や豚肉に比べても遜色がないことに加え，健康に良いとされる不飽和脂 肪酸オメガ３やオメガ６の含有量は牛肉や豚肉よりも高いことがわかっている。 また，ある研究者が行ったコオロギ飼育の記録によれば，与えた飼料重量の半分 がコオロギの成長に伴う重量の増大分として転嫁したとされ，（ ⑤ ）効率がき わめて高いことが報告されている。現在，世界の昆虫食のほとんどは野生の昆虫を 採取して利用しているが，この（ ⑤ ）効率の高さを考えれば，昆虫飼育が経済 性をもつことも期待され，将来的には飼育を通した産業的な展開もあり得るとのこ とである。 事実，現在では既にラオスやタイなどにおいて，昆虫を利用した産業的な飼料生 産も模索されはじめている。（A）牛や豚に比べて地球環境に対する負荷も小さい昆 虫の特徴を生かし，うまく資源として発展的に活用することができれば昆虫資源は， 環境問題の緩和にも貢献する，人類にとっての有望な選択肢になり得るだろう。 問１ 文中の①，②に当てはまる語句を答えなさい。 問２ 文中の③，④に当てはまる語句をそれぞれ漢字一文字で答えなさい。 問３ 文中の⑤に当てはまる語句を漢字二文字で答えなさい。 問４ 文中の下線部（A）について，食糧資源として昆虫を利用することが，牛や豚 に比べて環境への負荷が小さい理由を400字以内で答えなさい。 ― 10 ―
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