遺伝と生殖・発生（知識）の問題
次の文は、ウニの受精について述べたものである。文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下の表のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ウニの精子が卵を取り囲むゼリー層に達すると、精子の頭部の先端にある小胞から、卵を包む層を分解する酵素などの内容物が放出される。続いて、精子の頭部ではアクチンフィラメントの束が形成され、これを含む突起が伸びる。この一連の反応を（ a ）という。その後、精子が卵の細胞膜に達して両者の細胞膜が融合すると、卵の細胞膜の直下に多数存在する（ b ）の内容物が卵の細胞膜と卵黄膜の間に放出される。その結果、卵黄膜が細胞膜から離れて受精膜となり、ほかの精子の進入が妨げられる。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 表層反応 | 表層粒 |
| イ | 先体反応 | 中心体 |
| ウ | 先体反応 | 表層粒 |
| エ | 表層反応 | 中心体 |
この問題で使うもの
- 動物の配偶子形成と受精（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（8 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
受精の過程で、精子の側で起こる反応と卵の側で起こる反応を区別して整理しよう。
ヒント 2
精子の頭部の先端にある小胞の名前と、ウニの卵の細胞膜の直下にあって受精膜の形成にかかわる顆粒の名前を思い出そう。
ヒント 3
a は精子の側で起こる反応なので、卵の側で起こる「表層反応」ではない。これでアとエは除かれる。残りは b にどちらの構造が入るかで決まる。
答えと解説
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ウ
どこでつまずきましたか？（選ぶと、戻る場所を案内します）
解説を読む
a について 精子の頭部の先端には、ゴルジ体に由来する小胞である先体がある。精子がゼリー層に達すると、先体の内容物（卵を包む層を分解する酵素など）が放出され、さらにアクチンフィラメントの束がつくられて先体突起が伸びる。この一連の反応を先体反応という。これは精子の側で起こる反応である。一方、表層反応は、精子と卵の細胞膜が融合したあとに卵の側で起こる反応なので、a にはあてはまらない。
b について ウニの未受精卵の細胞膜の直下には多数の表層粒がある。精子と卵の細胞膜が融合すると、表層粒の内容物が細胞膜と卵黄膜の間に放出され（これを表層反応という）、卵黄膜が細胞膜から離れて受精膜となる。受精膜はほかの精子の進入を防ぎ、多精拒否にはたらく。中心体は微小管形成の中心となる構造で、紡錘体の形成などにかかわるが、内容物を放出して受精膜をつくるはたらきはないので、b にはあてはまらない。
以上より、a は先体反応、b は表層粒であり、正解はウである。
ほかの選択肢について
- ア：a が誤り。表層反応は卵の側で起こる反応で、精子の頭部で起こる反応は先体反応である。
- イ：b が誤り。受精膜の形成にかかわる内容物を放出するのは表層粒であり、中心体ではない。
- エ：a・b ともに誤り。
別解
精子の頭部先端の小胞は先体で、その内容物（酵素）の放出とアクチンフィラメントによる突起（先体突起）の形成までの一連の反応を「先体反応」という（a＝先体反応）。精子と卵の細胞膜が融合すると、卵の細胞膜直下にある表層粒の内容物が細胞膜と卵黄膜の間に放出される（表層反応）。卵黄膜は受精膜となり、多精受精が防がれる（b＝表層粒）。
各選択肢の確認：
ア：a が表層反応 → 誤り（表層反応は卵側で起こる反応）。
イ：a は正しいが、b が中心体 → 誤り（中心体は細胞分裂に関わる構造で、内容物を放出しない）。
ウ：a 先体反応、b 表層粒 → 正しい。
エ：a も b も誤り。
よって答えはウ。