細胞と分子（知識）の問題

ある動物の培養細胞を用いて、細胞内で別の物質に変化しない物質 X の取り込みを調べる実験を行った。細胞を、物質 X を含む培養液に入れ、次の条件 A・B で $37{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保った。

• 条件 A　通常の培養液
• 条件 B　呼吸を阻害して ATP の合成を止める薬剤（呼吸阻害剤）を加えた培養液

実験開始時の細胞内の物質 X の濃度は $0$ であった。培養液中の物質 X の濃度は実験中つねに一定に保ち、細胞の体積は変化しなかった。培養液中の濃度を $1.0$ としたときの細胞内の物質 X の濃度（相対値）を調べたところ、次の表のようになった。

この結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　物質 X の取り込みは、条件 A でも条件 B でも、濃度の高いほうから低いほうへの移動だけで説明できる。
• イ　条件 B では、物質 X が細胞内から細胞外へくみ出されて、細胞内の濃度が細胞外より低く保たれている。
• ウ　条件 A では、物質 X は細胞外より細胞内の濃度が高くなるまで取り込まれており、この取り込みには呼吸でつくられる ATP のエネルギーが使われていると考えられる。
• エ　条件 A で細胞内の物質 X の濃度が細胞外より高くなったのは、物質 X がチャネルを通る受動輸送によって濃度勾配に逆らって移動したためである。
• オ　呼吸阻害剤は物質 X が細胞膜を通過することを完全に妨げるため、条件 B では物質 X は細胞内に入らない。

ある酵素 X の反応について、次の実験 1・2 を行った。

実験 1　酵素 X の量・温度（$37{}^{\circ }\mathrm{C}$）・pH（酵素 X の最適 pH）を一定にした。そのうえで、基質の濃度を変えて、反応開始直後の反応速度を測定した。測定は、(a) 阻害物質を加えない場合、(b) 物質 P を一定濃度加えた場合、(c) 物質 Q を一定濃度加えた場合の 3 通りで行った。結果は次の表のようになった。反応速度は、(a) で基質濃度を十分に高くしたときに近づく最大反応速度を $100$ としたときの相対値で示してある。

実験 2　実験 1 の (b)・(c) で用いた酵素 X を含む液を透析し、物質 P・物質 Q を取り除いた。その後、基質濃度 $100$ で反応速度を測定すると、どちらも $98$ であった。一方、酵素 X を含む液を $80{}^{\circ }\mathrm{C}$ で 10 分間加熱してから $37{}^{\circ }\mathrm{C}$ に戻し、同じ条件で測定すると、どの基質濃度でも反応速度は $0$ であった。

実験 1・2 の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　物質 Q は、基質濃度を十分に高くすると、阻害の効果がほとんど見られなくなる。
• イ　物質 P を加えると、基質濃度をいくら高くしても、反応速度は阻害物質なしのときの約半分までしか上がらない。
• ウ　物質 P は基質と立体構造が似ていて、酵素 X の活性部位をめぐって基質と競合して結合すると考えられる。
• エ　物質 Q は酵素 X の活性部位に結合し、基質と競合することで反応を阻害すると考えられる。
• オ　物質 P・物質 Q はどちらも、加熱したときと同じように酵素 X を失活させ、取り除いてもその活性は元に戻らない。

真核細胞の細胞小器官の構造とはたらきに関する記述として正しいものを、次のア〜カのうちからすべて選べ。

• ア　核を包む核膜には核膜孔とよばれる小さな穴があり、核内で合成された mRNA は核膜孔を通って細胞質へ移動する。
• イ　ミトコンドリアは独自の DNA をもち、その内膜はクリステとよばれるひだ状の構造をつくっている。
• ウ　葉緑体のチラコイドの膜では、二酸化炭素を取り込んで有機物を合成するカルビン回路の反応が進む。
• エ　リソソームは内部に加水分解酵素を含み、細胞内に取り込んだ物質や不要になった細胞内の構造物を分解する。
• オ　ゴルジ体は、表面にリボソームが付着した膜構造で、タンパク質を合成する場となる。
• カ　植物細胞の液胞は、細胞の成長にともなって小さくなり、内部にアントシアンなどの色素を含むことがある。

細胞膜にあるタンパク質と、動物の細胞間の結合に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　密着結合では、隣り合う細胞の細胞膜どうしが膜タンパク質によって結合しており、細胞間のすき間を水やイオンなどの物質が自由に通り抜けられるようになっている。
• イ　ギャップ結合では、中空の管状のタンパク質が隣り合う細胞をつないでおり、イオンや低分子の物質だけでなく、タンパク質などの高分子の物質も細胞間を直接移動できる。
• ウ　ナトリウムポンプは、ATP のエネルギーを利用して、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ を細胞外から細胞内へ、${\mathrm{K}}^{+}$ を細胞内から細胞外へ、それぞれ濃度勾配に逆らって輸送する。
• エ　カドヘリンは細胞膜を貫通するタンパク質で、同じ種類のカドヘリンをもつ細胞どうしを結合させ、この結合にはカルシウムイオンが必要である。
• オ　アクアポリンは水分子を選択的に通すタンパク質で、ATP のエネルギーを使って水分子を濃度勾配に逆らって輸送する能動輸送を行う。

次の文章を読み、下の問いに答えよ。

真核細胞の内部には、膜で包まれたさまざまな細胞小器官がある。小胞体から送られてきたタンパク質を受け取り、濃縮したり小胞に包んだりして、細胞外へ分泌するなどのはたらきをもつ細胞小器官は（ a ）である。また、内部に多くの分解酵素を含み、細胞内に取り込んだ物質や不要になった細胞内の構造を分解する、動物細胞に見られる細胞小器官は（ b ）である。

文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次の表のア〜エから 1 つ選べ。