細胞と分子（知識）の問題

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。

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。

細胞骨格のはたらきを調べるため、次の実験を行った。物質 X と物質 Y は、アクチンフィラメント・微小管・中間径フィラメントのうち、それぞれ異なる 1 種類の繊維だけを消失させる（繊維をつくる重合を妨げて、その繊維をなくす）はたらきをもつ。それ以外のはたらきはないものとする。

実験 1：オオカナダモの葉の細胞を、物質 X または物質 Y を含む液に浸し、顕微鏡で葉緑体の動き（原形質流動）を観察した。

実験 2：盛んに体細胞分裂をしている動物の培養細胞に物質 X または物質 Y を与え、分裂のようすを観察した。

結果は次の表のようになった。

この実験の結果と、それから考えられることについての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　物質 X を与えた細胞では、ダイニンやキネシンが微小管上を移動できなくなったため、原形質流動が止まったと考えられる。
• イ　物質 X を与えた細胞で核を 2 個もつ細胞ができたのは、収縮環をつくる中間径フィラメントが消失したためと考えられる。
• ウ　物質 Y を与えた細胞では、紡錘体をつくる微小管が形成されなかったため、染色体が両極へ移動できなかったと考えられる。
• エ　物質 Y を与えた細胞では、ミオシンがアクチンフィラメント上を移動できなくなったため、染色体が両極に分かれなかったと考えられる。
• オ　物質 Y を神経細胞に与えても、軸索の中で小胞を細胞体側から軸索末端側へ運ぶ輸送には影響がないと予想される。

真核細胞の細胞骨格とモータータンパク質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　動物細胞の細胞質分裂のときに細胞膜をくびれさせる収縮環は、微小管でできている。
• イ　ミオシンは、ATP を分解して得たエネルギーを使い、微小管に沿って移動する。
• ウ　キネシンとダイニンは、ATP を分解して得たエネルギーを使い、微小管に沿って移動する。
• エ　中間径フィラメントは、細胞分裂のときに紡錘体をつくり、染色体の移動にはたらく。
• オ　繊毛や鞭毛の屈曲運動は、アクチンフィラメントとミオシンのはたらきによって起こる。

細胞膜の構造と、細胞膜を通した物質の輸送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　受動輸送では、物質は細胞膜をはさんだ濃度勾配に逆らって、濃度の低い側から高い側へ移動する。
• イ　アクアポリンは水分子を通すチャネルであり、ATP のエネルギーを使って水分子を輸送する。
• ウ　ナトリウムポンプは、ATP のエネルギーを使って、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ を細胞外へ、${\mathrm{K}}^{+}$ を細胞内へ輸送する。
• エ　エキソサイトーシスでは、細胞膜が陥入して細胞外の物質を包み込み、小胞として細胞内に取り込む。
• オ　リン脂質二重層では、リン脂質の疎水性の部分が膜の外側を向き、親水性の部分が膜の内側で向かい合っている。