代謝（知識）の問題

CAM 植物について述べた文としてあてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　昼に気孔を開いて $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を取り入れ、夜にカルビン回路で有機物をつくる
• イ　夜に気孔を開いて $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を取り入れる
• ウ　取り入れた $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を ${\mathrm{C}}_4$ 化合物として固定し、液胞に蓄える
• エ　トウモロコシやサトウキビは、CAM 植物の代表例である
• オ　昼に気孔を閉じるので、乾燥した環境でも蒸散による水の損失を少なくできる

植物の光合成のしくみと、光合成速度を決める環境要因について述べた次の文のうち、正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。

• ア　C4 植物では、葉肉細胞で取り込まれた $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ がまず C4 化合物として固定され、これが維管束鞘細胞に送られて $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が放出され、カルビン回路に取り込まれる。
• イ　CAM 植物は、昼に気孔を開いて $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を取り込み、夜に気孔を閉じてカルビン回路で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を有機物に固定する。
• ウ　光が十分に強く、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が低い条件では、光をさらに強くしても光合成速度はほとんど変わらない。このときの限定要因は $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度である。
• エ　光が弱い条件では、温度を上げると光合成速度は大きく増加する。
• オ　トウモロコシやサトウキビなどの C4 植物は、C3 植物に比べて、高温で光が強い環境で光合成速度が大きくなりやすい。
• カ　CAM 植物では、C4 化合物の合成とカルビン回路が、葉肉細胞と維管束鞘細胞という異なる細胞で分担して行われる。

真核生物の細胞が行う呼吸は、解糖系・クエン酸回路・電子伝達系の3つの過程に分けられる。呼吸の各過程と、その反応が起こる場所について述べた文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　解糖系では、グルコースがピルビン酸に分解される過程で $\mathrm{NA}{\mathrm{D}}^{+}$ が還元されて NADH が生じる。この反応はミトコンドリアのマトリックスで起こる。
• イ　解糖系で生じたピルビン酸はミトコンドリアのマトリックスに取り込まれてアセチル CoA に変えられる。この過程では $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は放出されない。
• ウ　電子伝達系では、NADH や $\mathrm{FAD}{\mathrm{H}}_2$ から渡された電子がミトコンドリア内膜のタンパク質複合体を順に伝わり、その際に ${\mathrm{H}}^{+}$ がマトリックスから膜間腔へ輸送される。この ${\mathrm{H}}^{+}$ が ATP 合成酵素を通ってマトリックスへ戻るときに ATP が合成される。
• エ　呼吸で細胞に取り込まれた ${\mathrm{O}}_2$ は、ミトコンドリアのマトリックスで進むクエン酸回路において有機物の炭素と結合し、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ となって放出される。
• オ　クエン酸回路はミトコンドリアのマトリックスで進み、その過程で NADH や $\mathrm{FAD}{\mathrm{H}}_2$ が生じる。呼吸で合成される ATP の大部分は、このクエン酸回路の反応によって合成される。

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

植物は、根から吸収した硝酸イオン（$\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$）を、葉などの細胞内で還元して（ a ）にする。（ a ）はグルタミン酸と結合してグルタミンとなり、これをもとにさまざまなアミノ酸がつくられる。一方、マメ科植物の根に共生する根粒菌は、大気中の窒素（${\mathrm{N}}_2$）を取り込んで（ a ）に変えることができる。このように、${\mathrm{N}}_2$ を（ a ）に変えるはたらきを（ b ）という。

• ア
• イ
• ウ
• エ
• オ
• カ

2 種類の植物 P と Q の葉を用いて、次の実験を行った。

実験 温度を $30{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保ち、十分に水を与えた状態で、空気中の $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度を変えながら、光を当てた葉の見かけの光合成速度（$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 吸収速度、相対値）を測定した。光の強さは、これ以上強くしても、どの $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度でもどちらの植物の見かけの光合成速度も変化しない強さとした。負の値は、葉から $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が放出されたことを示す。結果を次の表に示す。

この実験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　植物 P では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が 0.02% から 0.08% の範囲で、見かけの光合成速度を限定している要因は $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度であり、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度を上げるほど見かけの光合成速度は大きくなる。
• イ　植物 Q では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が 0.04% のとき、見かけの光合成速度を限定している要因は光の強さであり、光をさらに強くすれば見かけの光合成速度は大きくなる。
• ウ　植物 Q を、この実験の光と温度の条件のもとで $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度 0.005% の空気中で長時間育てると、光合成で有機物が合成されるので、植物体の有機物の量は増加していく。
• エ　植物 P は、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が低くても見かけの光合成速度が大きい。これは、葉肉細胞で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を ${\mathrm{C}}_4$ 化合物として固定し、それを維管束鞘細胞に運んで $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を放出させ、カルビン回路に $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を供給するしくみをもつためと考えられる。
• オ　植物 P は、夜間に気孔を開いて取り込んだ $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を ${\mathrm{C}}_4$ 化合物として液胞に蓄え、昼間は気孔を閉じてそれを分解した $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ で光合成を行うため、この実験の条件で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を盛んに吸収したと考えられる。