2019センター試験　生物基礎　解説とまとめ

平均点は「30.99点」

第１問

生物の特徴、代謝、遺伝情報とDNA・タンパク質の合成

第２問

血液凝固、血液の循環と酸素解離曲線、免疫

第３問

生態系での窒素の循環、生態系とエネルギーの流れ、植生と遷移

A 全ての生物は細胞からできている。生物のなかには、一つの細胞からなる（a）単細胞生物と、複数の細胞からなる多細胞生物がいる。生物は生命活動を営むために、化学反応によって物質を変化させ、絶えずエネルギーを取り出して利用する必要がある。これら生体内での化学反応全体を、(b)代謝という。

a ゾウリムシ     b オオカナダモ     c 酵母菌(酵母)     d ネンジュモ

① a b    ② a c    ③ a d    ④ b c    ⑤ b d 　⑥ c d    ⑦ a b c    ⑧ a b d    ⑨ a c d

太字(b)に関連して、エネルギーと代謝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。

 

① 光合成では、光エネルギーを用いて、窒素と二酸化炭素から有機物が合成される。

② 酵素は、生体内で行われる代謝において、生体触媒として作用する炭水化物である。 　　　　　

③ 同化は、外界から取り入れた物質を、生命活動に必要な物質などに合成する反応である。

④ 呼吸では、酸素を用いて有機物を分解し、放出されるエネルギーでATPからADPが合成される。

ニワトリの肝臓に含まれる酵素の性質を調べるために、過酸化水素水にニワトリの肝臓片を加えたところ、酸素が盛んに泡となって発生した。この結果から、ニワトリの肝臓に含まれる酵素は、過酸化水素を分解し酸素を発生させる反応を触媒する性質をもつことが推測される。しかし、酸素の発生が 酵素の触媒作用によるものではなく、「何らかの物質を加えることによる物理的刺激によって過酸化水素が分解し酸素が発生する」という可能性［１］、 「ニワトリの肝臓片自体から酸素が発生する」という可能性［２］が考えられる。可能性［１］と［２］を検証するために、次のa〜fのうち、それぞれどの実験を行えばよいか。その組合せとして最も適当なものを、下の①〜⑨のうちから一つ選べ。

 

a 過酸化水素水に酸化マンガン(IV)を加える実験

b 過酸化水素水に石英砂を加える実験

c 過酸化水素水に酸化マンガン(IV)と石英砂を加える実験

d 水にニワトリの肝臓片を加える実験

e 水に酸化マンガン(IV)を加える実験

f　水に石英砂を加える実験

 

酸化マンガン(IV): 「過酸化水素を分解し酸素を発生させる反応」を触媒する。

石英砂:「過酸化水素を分解し酸素を発生させる反応」を触媒しない。

B 遺伝子の本体である DNA の存在を確認するために、ブロッコリーの花芽から DNA を抽出する実験を行った。植物細胞の細胞膜の外側は、（ア）に囲まれているので、まず（ア）を含む構造を壊すために、花芽を乳鉢に入れ、乳棒を用いてすりつぶした。DNA は、細胞の中の（イ）、呼吸に関与する細胞小器官である（ウ）、および光合成に関与する細胞小器官である（エ）に含まれている。そこで、これらの膜構造を壊すために、花芽をすりつぶしたものに中性洗剤を含む食塩水を加えて混ぜ、10分間放置した。このは砕液を4枚重ねのガーゼでろ過し、ろ液に冷やしたエタノールを静かに注いだ。ろ液とエタノールの境界面に DNA が含まれる繊維状の物質が析出した。

DNA と遺伝情報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。

① ブロッコリーの花芽から抽出したDNA がもつ遺伝情報と、同じ個体のブロッコリーの葉から抽出したDNA がもつ遺伝情報は一致する。

② ブロッコリーの花芽から抽出したDNA にはブロッコリーの花芽に存在するタンパク質のアミノ酸配列に関する遺伝情報のみが存在する。

③ ブロッコリーの花芽から抽出した DNA には、ブロッコリーの根の発生に関わる遺伝子は含まれない。

④ ブロッコリーの花芽から抽出した DNA の全塩基配列と、同じ個体のブロッコリーの花芽から抽出したRNA の全塩基配列は一致する。

DNA と遺伝情報に関する次の文章中の（オ）・（カ）に入る数値として最も適当なものを、下の①〜⑧のうちからそれぞれ一つずつ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。

①　90 ② 100 ③ 120 ④ 180 ⑤ 200 ⑥ 300 ⑦ 360 ⑧ 900

A ヒトを含む哺乳類の（a）血液は、（b）心臓を中心に循環している。血液は、液体成分の血しょうと、有形成分の(c)血球からなり、それぞれ異なる役割を果たしている。

① 赤血球 　② 白血球 　③ 血小板 　④ 血清

太字(b)に関連して、血液循環は、心臓の左心室と右心室を仕切る壁によって、肺循環と体循環の二つに大別されている。肺循環では、全身から集められた血液が右心室から肺へと送られ、肺で二酸化炭素を放出し、酸素を取り込んだ後、左心房へと戻る。体循環では、肺から戻った血液が左心室から全身へと送られ、毛細血管で各組織に酸素を供給し、二酸化炭素を受け取り、右心房へと戻る。この血液循環において、左心室と右心室を仕切る壁に大きな穴が開いた場合に起きると考えられる血液の循環の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。

① 肺静脈から左心房に戻ってきた血液の一部が、再び、肺へと送り出される。

② 肺動脈を流れる血液が、肺静脈を流れる血液よりも多くの酸素を含有する。

③ 左心室から送り出された血液の一部が、全身を巡った後、左心房へと戻る。

④ 右心室から送り出された血液の一部が、肺に到達した後、右心房へと戻る。

動脈血・・・酸素を多く含んだ鮮紅色の血液

静脈血・・・酸素が少ない暗赤色の血液

動脈・・・心臓から血液が出ていく時の血管

「肺動脈」は、心臓から肺に行く時の血管で、酸素が少ない静脈血が流れる。

「大動脈」は、心臓から全身に行く時の血管、酸素が多い動脈血が流れる。

静脈・・・心臓に血液が戻ってくる時の血管

「肺静脈」は、肺から心臓に戻ってくる時の血管で、酸素が多い動脈血が流れる。

「大静脈」は、全身から心臓に戻ってくる時の血管、酸素が少ない静脈血が流れる。

「房」・・・小さく狭い部屋、という意味がある（例：独房）

「室」・・・広いスペース

「体循環」・・・左心室→大動脈→全身→大静脈→右心房

「肺循環」・・・右心室→肺動脈→肺→肺静脈→左心房

リンパ液が流れる「リンパ管」、リンパ管の一部が膨らんだ「リンパ節」からなる。

脊椎動物のみに見られる。

リンパ液は、最終的に鎖骨下静脈で血液と合流する。

太字(C)に関連して、赤血球に含まれるヘモグロビンが酸素と結合する割合は、血液中の二酸化炭素の濃度によって変化する。図1は、静止している筋肉の血管における血液の酸素解離曲線を示している。活発に収縮をくり返している筋肉の血管では、血液中の二酸化炭素濃度は上昇する。一方、肺胞の血管における血液の二酸化炭素濃度は、静止している筋肉よりも低い。活発に収縮している筋肉と肺胞における血液の酸素解離曲線(実線)として最も 適当なものを、下の①〜④のうちからそれぞれ一つずつ選べ。ただし、同じものを繰り返し選んでもよい。また、①〜④の破線は、図1に示した曲線と同じものである。

B 弱毒化または無毒化した病原体などをあらかじめ接種して、発病を防ぐための予防接種が行われている。予防接種は、リンパ球の一種であるB細胞とT細胞 が抗原を認識すると、（ア）となって残ることを利用している。抗原を認識した（イ）は、再度、同じ抗原を認識すると速やかに増殖して、抗体産生細胞に分化する。抗体産生細胞はその抗原に対して結合力の強い（d）抗体を大量に産生して病原体を排除する。一方で、花粉症のように、免疫応答が（ウ）とアレルギーが引き起こされる。また、免疫系が何らかの原因で、自身の正常な細胞や組織を攻●すると、自己免疫疾患(自己免疫病)とよばれる病気を引き起こす。

太字(d)に関連して、抗体の産生と機能に関する記述として最も適当なものを、次の①〜⑤のうちから一つ選べ。

①　マクロファージは、抗体を産生する。

② 抗原を認識して活性化したヘルパーT細胞は、同じ抗原を認識したB細胞の増殖を促進し、抗体産生細胞への分化を抑制する。

③ 抗体によって抗原を排除することを細胞性免疫とよぶ。

④ ウマは、ヒトのタンパク質を抗原として認識しないため、それに対する抗体を産生しない。

⑤　抗体が結合した抗原は、マクロファージなどの食作用によって排除される。

A 生態系の中では、物質や(a)エネルギーが様々な経路を通って移動している。 例えば、多くの植物は無機窒素化合物を根から吸収し、（ア）などの有機窒素化合物をつくる。有機窒素化合物は、消費者に取り込まれたのち、●体や排出物として土壌に供給され、微生物のはたらきによって無機窒素化合物に分解される。また、（イ）は大気中の窒素分子から無機窒素化合物をつくることができる。これら無機窒素化合物の一部は微生物のはたらきによって、窒素分子に変化して大気中に放出され、この現象は、（ウ）とよばれる。

下線部(a)に関する記述として誤っているものを、次の①〜⑤のうちから一つ選べ。

① 生産者が利用する光エネルギーは、太陽から供給される。

②消費者や分解者から放出された熱エネルギーは、生態系内で循環しつづける。

③ 生産者は、光エネルギーを化学エネルギーに変換して有機物中に蓄える。

④ 消費者は、呼吸などに伴って化学エネルギーの一部を熱エネルギーとして放出する。

⑤ 分解者は、他の生物の●体や排出物を分解して化学エネルギーを得る。

B 植物の葉の性質は、生育する場所の環境条件と深く関係している。

　植物の葉の性質を様々な種間で比較した研究から、葉の厚さと葉の寿命の間 に、図1の関係が成り立つことが分かっている。例えば、日本に生育する植物種のうち、生育に適した季節の長い地域に分布する（エ）などの常緑樹は、生育に適した季節の短い地域に分布する（オ）などの落葉樹に比べ、葉の寿命が（カ）、葉の厚さが（キ）。

　葉の性質の違いは、一つの森林内の、明るさが異なる環境に生育する植物の間でもみられる。 (b)陽樹と陰樹では、光の強さと葉のCO₂吸収・放出速度の関係に、図2のような違いがある。この違いは、陽樹と陰樹が(c)二次遷移の異なる時期において優占することと対応している。

太字(b)に関連して、図2の破線と点線はそれぞれ陽樹、陰樹のどちらかである。図2に基づき、葉による CO₂の吸収および放出速度についての記述として最も適当なものを、次の①〜⑦のうちから一つ選べ。

① 陽樹の葉は、光の強さが A より弱いときは CO₂を放出しない。

② 陰樹の葉は、光の強さがBのときは CO₂を吸収しない。

③ 陽樹の葉では、光の強さと CO₂吸収速度が、正比例の関係にある。

④ 陰樹の葉では、光の強さとCO₂放出速度が、反比例の関係にある。

⑤ 陽樹の葉では、光の強さがBのとき、CO₂放出速度が CO₂吸収速度を上回る。

⑥ 陰樹の葉では、光の強さが A のとき、CO₂吸収速度が CO₂放出速度を上回る。

⑦ 陽樹の葉は、陰樹の葉より CO₂ 吸収速度が常に大きい。

太字(C)に関連して、森林の二次遷移の初期に出現する樹木の由来を調べるため、実験1・実験2を行った。

実験1

暖温帯に位置するある極相林から、地表付近の土を採取して室内に持ち帰り、土に混ざっていた植物の葉、茎、および根を全て取り除いた。この土を平皿にごく薄く敷きつめときどき水を与えながら、日当たりの良いガラス温室内に放置した。2ヶ月後に皿の中を観察すると、樹木の芽ばえが多数生えていた。これらの芽ばえは、いずれも、極相林の主要な構成種のものではなかった。

実験2

実験1で土を採取した森林の一部が、実験1を行った翌春に伐採された。伐採直後から半年間、この伐採跡地に自然に生えてきた全ての樹木の芽ばえについて、種名を調べて記録した。(d)記録された樹木種の大部分は、実験1で芽生えた樹木種と共通であった。

① 伐採前に生えていた樹木の切り株から再生した。

② 伐採跡地の周囲に残っていた陰樹が落とした種子から発芽した。

③ 伐採前の土壌中にあった陽樹の種子から発芽した。

④ 伐採された樹木が前年に作った種子から発芽した。