関西医科大学 医学部 生物（2023年度）全問題・超図解解説

解説 (1) アデノシン三リン酸（Adenosine Triphosphate）は、高エネルギーリン酸結合を2つもち、生体内のあらゆる生命活動で「エネルギーの通貨」として使われます。「略称を書きなさい」という指示なので、日本語ではなくアルファベット3文字で答えます。

解説 (2) 生態系において、個体数は比較的少ないものの、食物網の上位（高次消費者）に位置し、その種がいなくなると生態系全体のバランスが大きく崩れてしまうような生物種をキーストーン種（キーストーン捕食者）と呼びます（例：潮間帯のヒトデ、ラッコなど）。

STEP 1 英語の選択肢を日本語に翻訳し、膜の枚数を整理しよう！

※ニックニ先生の暗記メモ：「二重膜＝核・ミトコンドリア・葉緑体」「膜なし＝リボソーム・中心体・細胞骨格」「一重膜＝小胞体・ゴルジ体・リソソーム・液胞・ペルオキシソーム」と3グループに分けて即答できるようにしよう！

• 【A：○ 正しい】 骨格筋などで酸素が不足したときに行われる嫌気的な解糖（乳酸発酵と同じ経路）では、ピルビン酸が還元されて乳酸が生じます。
• 【B：○ 正しい】 ミトコンドリアの内膜（クリステ）には電子伝達系（呼吸鎖複合体やATP合成酵素）が存在します。
• 【C：× 誤り】 酸素呼吸の化学反応式は $\mathrm{C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2 + 6\,H_2O \rightarrow 6\,CO_2 + 12\,H_2O}$ です。グルコース1分子（炭素数6）からは6分子の $\mathrm{CO_2}$ が生じます（12分子生じるのは $\mathrm{H_2O}$ です）。
• 【D：× 誤り】 クエン酸回路では、1分子のピルビン酸あたり $\mathrm{NADH}$ が4分子、$\mathrm{GTP}$（$\mathrm{ATP}$）が1分子、そして$\mathrm{FADH_2}$ は1分子生じます（2分子の $\mathrm{FADH_2}$ が生じるのは「グルコース1分子＝ピルビン酸2分子あたり」です。主語のひっかけに注意！）。
• 【E：○ 正しい】 タンパク質が分解されてできたアミノ酸は、脱アミノ反応によってアミノ基（$\mathrm{-NH_2}$）がアンモニアとして外された後、有機酸（$\alpha$-ケト酸など）となってクエン酸回路などに入り、呼吸基質として利用されます。

• 【A：× 誤り】 骨格筋の筋繊維（筋細胞）は、発生過程で多数の筋芽細胞が融合してできた多核細胞（合胞体）であり、1つの細胞に多数の核が存在します（核が1つなのは心筋や平滑筋です）。
• 【B：× 誤り】 Z膜（Z板）に固定されて束ねられているのはアクチンフィラメントです（ミオシンフィラメントは中央のM線部分で束ねられています）。
• 【C：× 誤り】 アクチンフィラメントは「細いフィラメント」（直径約 $7\text{ nm}$）、ミオシンフィラメントは「太いフィラメント」（直径約 $15\text{ nm}$）です。大小関係が逆です。
• 【D：× 誤り】 筋収縮はアクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間へ滑り込むことで起こるため（滑り説）、ミオシンフィラメント自体の長さ（＝暗帯の長さ）もアクチンフィラメント自体の長さも変化しません。
• 【E：○ 正しい】 滑り込みによって隣り合うZ膜どうしの距離、すなわちサルコメア（筋節）の長さは減少（短縮）します。
• 【F：○ 正しい】 アクチンフィラメントが暗帯の中へ深く入り込むため、アクチンフィラメントのみからなる明帯（I帯）の長さ（および中央のH帯の長さ）は減少します。

• 【A：× 誤り】 大脳皮質は細胞体が集まって灰色に見えるため灰白質（かいはくしつ）と呼ばれます（内側の大脳髄質が白質です）。
• 【B：○ 正しい】 大脳や小脳では、外側（表面側）に皮質（灰白質）、内側に髄質（白質）が存在します（※脊髄や延髄では逆に外側が白質、内側が灰白質です）。
• 【C：○ 正しい】 灰白質である大脳皮質には、多数のニューロンの細胞体（および樹状突起やシナプス）が集まっています。
• 【D：× 誤り】 オリゴデンドロサイト（希突起膠細胞）は中枢神経系で髄鞘を形成するグリア細胞ですが、髄鞘をもつ神経繊維（軸索）が主に集まっているのは内側の大脳髄質（白質）です。
• 【E：× 誤り】 シュワン細胞は末梢神経系で髄鞘を形成する細胞であり、中枢神経系である大脳には存在しません。
• 【F：○ 正しい】 哺乳類、特にヒトの大脳皮質では新皮質が著しく発達しており、大脳皮質全体の表面積の約90%以上（最も広い部分）を占めています。

解説 (7) 植物生理の超重要ひっかけポイントを1つずつ見抜こう！

• 【A：× 誤り】 春化（バーナリゼーション）とは、吸水した種子や幼植物が一定期間低温にさらされることで「花芽形成（開花）が誘導・促進される現象」です。休眠種子が低温によって「発芽」できるようになる現象は低温要求性（休眠打破）であり、春化とは区別されます。
• 【B：× 誤り】 オーキシンと協調して細胞を縦方向に伸長させるのはジベレリンです（またはエチレンとオーキシンなら横方向に肥大）。
• 【C：○】 植物細胞が縦方向に伸長するとき、ジベレリンやブラシノステロイドは表層微小管およびセルロースミクロフィブリル（繊維）を伸長方向に対して横方向（垂直方向）に配向させ、エチレンは縦方向に配向させて横へ肥大させます。ただし高校生物の選択肢B・Cの対比において、B（ブラシノステロイドとオーキシンの協調による縦方向の伸長促進）とCの扱いを正確に確認しましょう：

  ・F：○ 確実に正しい。葉で合成されたフロリゲン（シロイヌナズナではFTタンパク質、イネではHd3aタンパク質）は、師管を通って茎頂分裂組織へ移動し、花芽形成を誘導します。

  ・G：○ 確実に正しい。チューリップの花弁が昼の高温で内側の成長が促進されて開き、夜の低温で外側の成長が促進されて閉じる運動は、温度変化を刺激とする温度傾性（熱傾性）の代表例です。

  ・D：× 誤り。短日植物は「昼が夜より短い（12時間未満）」ことではなく、連続した暗期の長さが植物固有の限界暗期以上（明期が限界日長以下）になると花芽を形成する植物です（限界日長が14時間の短日植物なら、昼13時間＞夜11時間でも花芽を形成します）。

  ・E：× 誤り。光周性に関与する赤色光・遠赤色光受容体はフィトクロムです（フォトトロピンは青色光受容体）。

  ・BとCの判定：近年の高校生物教科書（啓林館・数研出版等）では「ブラシノステロイドはオーキシンとともに茎の伸長成長（細胞の縦方向への伸長）を促進する」と明記されている一方、ジベレリン添加時はセルロース繊維を「横方向（らせん・輪状）」に配向させて縦に伸長させます（縦方向にセルロース繊維を並べるのはエチレン）。しかし問題文Cを「縦方向への伸長に関わる繊維形成」またはBを正とするかで迷いやすい箇所ですが、標準的な植物ホルモンの記述としてB（ブラシノステロイド＋オーキシンによる伸長促進）および教科書図説の記述に照らし、確実な F, G に加え、B（またはC）の根拠を押さえておきましょう。（※本解説では教科書の「ブラシノステロイドはオーキシンと協調して細胞の伸長を促進する」に基づき B, F, G、また図説の繊維配向のひっかけ問題としてはCが「横方向」の誤りである点を明記します）。

解説 (8) 陸上植物の8割以上の根に共生し、菌糸を土壌中に広げてリン酸（リン）や窒素、水分などを吸収して植物に与え、植物からは光合成産物（有機物）を受け取る相利共生の菌類を菌根菌（きんこんきん）と呼びます（※根粒菌はマメ科植物などに共生する「細菌（原核生物）」で窒素固定を行うものなので、「菌類（真核生物）」で「リンを供給」とあれば必ず菌根菌です！）。

解説 哺乳類の心臓において、ペースメーカー（歩調とり）として周期的に自発的な活動電位（興奮）を発生させる部位は、右心房（ウ）の上大静脈開口部付近にある洞房結節（ク）です。このように中枢神経からの指令がなくても心臓自身が周期的に収縮・弛緩を繰り返す性質を自動能（自動性）（カ）といいます。

解説 問3 実験1で心臓標本(a)の自律神経を刺激すると拍動数が減少したことから、この自律神経は副交感神経（迷走神経）です。副交感神経の末端からは神経伝達物質としてアセチルコリンが分泌され、かん流液である＜A液＞の中に溶け出します。したがって、この＜A液＞を心臓標本(b)に注ぐと、アセチルコリンの作用によって心臓標本(b)の拍動数も減少した（B）となります。

解説 問4 ここが最大の山場！副交感神経（アセチルコリン）は、心臓の拍動は「抑制」しますが、胃や小腸などの消化管のぜん動運動（平滑筋の興奮・収縮）は逆に「促進」します！

• 小腸標本(a)（＜A液＞＝アセチルコリンを含む液を添加）：アセチルコリンの作用で消化管平滑筋の興奮が促進されるため、溶液添加（▼）の後に活動電位の発生頻度（スパイクの数）が密になって増加し、ベースラインの膜電位もやや脱分極しているグラフ B となり、小腸の平滑筋は収縮した（あ）となります。
• 小腸標本(b)（＜B液＞＝神経刺激をしていない心臓(b)の通常リンガー液を添加）：＜B液＞には神経伝達物質が含まれていないため、溶液添加（▼）の後も興奮の頻度は変わらずグラフ C となり、小腸筋も変化しなかった（う）となります。

• 【A：× 誤り】 血管壁や内臓をつくる平滑筋には横紋がありません（横紋があるのは骨格筋と心筋です）。
• 【B：○ 正しい】 静脈は血圧が低いため、血液の逆流を防ぐための静脈弁が存在します。
• 【C：○ 正しい】 組織で生じた $\mathrm{CO_2}$ は赤血球内に入り、赤血球内の酵素である炭酸脱水酵素の作用によって水と反応して炭酸（$\mathrm{H_2CO_3}$）となり、ただちに電離して炭酸水素イオン（$\mathrm{HCO_3^-}$）となって血しょう中へ出て運搬されます。
• 【D：× 誤り】 肝門脈から流入した血液と肝動脈から流入した血液は、肝臓内の毛細血管（類洞）で合流して混ざり合い、最終的に肝静脈を通って心臓へ戻ります。
• 【E：○ 正しい】 魚類を含むすべての脊椎動物の血管系は閉鎖血管系です（動脈と静脈が毛細血管でつながっています）。
• 【F：× 誤り】 鳥類と哺乳類は2心房2心室であり、心室が完全に左右に仕切られているため、肺循環と体循環の血液（動脈血と静脈血）は心臓で混ざりません（混ざるのは両生類や多くの爬虫類です）。

解説 (1) 二糖類であるラクトース（乳糖）は、lacZ 遺伝子がコードする酵素（$\beta$-ガラクトシダーゼ＝ラクターゼ）によって加水分解され、単糖である グルコースとガラクトース（1） になります（※グルコースのみ＝マルトース、グルコースとフルクトース＝スクロース）。

STEP 1 アとイ（第1世代の夫婦）の遺伝子型を特定しよう！

• 血液型：ア（B型）とイ（A型）の間に、O型（遺伝子型 $OO$）の娘が生まれています。子に $O$ 遺伝子を1つずつ渡しているため、アは $BO$（4）、イは $AO$（2） で確定します。
• Z病：アは灰色（Z病発症）なので潜性ホモ接合体の $ee$（う） で確定です。また、イは白（正常：$E_$）ですが、子のウが灰色（$ee$）で発症しているため、イも $e$ 遺伝子を1つもつ保因者 $Ee$（い） で確定します。

STEP 2 ウ（第2世代左の男性）の遺伝子型を特定しよう！

• 血液型：ウはB型の女性と結婚し、第3世代に O型（$OO$）の息子 と AB型（$AB$）の娘（オ） が生まれています。娘（オ）の $AB$ のうち、$B$ はB型の妻から受け継いだものなので、$A$ 遺伝子は父であるウから受け継いだことになります。さらにO型の息子に $O$ 遺伝子も渡しているため、ウの血液型遺伝子型は $AO$（2） で確定します！
• Z病：ウは灰色（Z病発症）なので $ee$（う） で確定です。

STEP 3 エ（第2世代右の女性）の遺伝子型を特定しよう！

• 血液型：エはB型の男性と結婚し、第3世代に AB型（$AB$）の息子 と O型（$OO$）の娘 が生まれています。ウと全く同じ論理で、AB型の息子に $A$ を渡し、O型の娘に $O$ を渡しているため、エの血液型遺伝子型は $AO$（2） で確定します！
• Z病：エは白（正常：$E_$）ですが、父であるアが $ee$（または娘に灰色の $ee$ がいる）ため、必ず $e$ 遺伝子を1つもつ $Ee$（い） で確定します。

STEP 1 両親の遺伝子型を確定する

• 母（オ）：AB型なので血液型は $AB$。また、白（正常）ですが父（ウ）がZ病（$ee$）なので、必ず父から $e$ を受け継いでおり、Z病の遺伝子型は $Ee$ で確定です。
• 父（相手の男性）：血液型AB型でZ病なので、遺伝子型は $AB$ かつ $ee$ で確定です。

STEP 2 血液型とZ病を別々に計算して掛け合わせる

• 子が血液型B型になる確率：$AB \times AB$ の交配なので、生まれる子の遺伝子型比は $AA : AB : BB = 1 : 2 : 1$ です。したがってB型（$BB$）になる確率は $\dfrac{1}{4}$ です。
• 子がZ病（$ee$）になる確率：$Ee \times ee$ の交配なので、生まれる子の遺伝子型比は $Ee : ee = 1 : 1$ です。したがってZ病（$ee$）になる確率は $\dfrac{1}{2}$ です。

（※問2では性別の指定はないので $\dfrac{1}{2}$ は掛けません！）
よって、求める割合は： $$\frac{1}{4} \times \frac{1}{2} = \mathbf{\frac{1}{8}}$$

STEP 1 「カ」の両親の遺伝子型を100%正確に特定しよう！

• カの母親（オのすぐ右隣のA型・白の女性）：
  • 血液型：彼女の母はB型（O型の息子がいるので $BO$）、彼女の父（ウ）は問1で求めた通り $AO$ です。$BO \times AO$ から生まれたA型の娘なので、父（$AO$）から $A$、母（$BO$）から $O$ を受け継いでおり、血液型の遺伝子型は100%確実に $AO$ です！
  • Z病：彼女は白（正常：$E_$）ですが、父（ウ）が灰色（$ee$）なので、必ず父から $e$ を受け継いでおり、Z病の遺伝子型は100%確実に $Ee$ です！
• カの父親（第3世代右側の左端、AB型・白の男性）：
  • 血液型：表現型がAB型なので、100%確実に $AB$ です。
  • Z病：彼は白（正常：$E_$）ですが、彼の父（第2世代右端のB型男性）が灰色（$ee$）なので、必ず父から $e$ を受け継いでおり、Z病の遺伝子型は100%確実に $Ee$ です！

STEP 2 3つの独立した確率（①Z病 × ②AB型 × ③男性）を掛け合わせる！

（※万が一、ウの血液型を考慮せず母が $AA$ か $AO$ か不明と誤認した場合は異なる値になりますが、家系図にウの娘オ（AB型）と息子（O型）が与えられていることから、ウ＝$AO$、カの母＝$AO$ が一意に確定し、$\dfrac{1}{32}$ が論理的に厳密な正解となります）。