細胞と分子（知識）の問題
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、 を細胞外へ、 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。
この問題で使うもの
- 細胞膜の構造と受動輸送・能動輸送（説明と入口の問題）
- エンドサイトーシス・エキソサイトーシスと分泌の経路（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（5 技能）
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右端（太枠）がこの問題で使う技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。
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
受動輸送と能動輸送の違い（濃度勾配との関係・エネルギーが必要かどうか）、および膜タンパク質の種類（チャネル・ポンプ）と小胞による輸送の区別を思い出そう。
ヒント 2
チャネルを通る輸送は濃度勾配にしたがう受動輸送で、ATP を必要としない。ATP を使って濃度勾配に逆らって物質を運ぶのはポンプである。また、物質を取り込むのはエンドサイトーシス、放出するのはエキソサイトーシスである。
ヒント 3
アは移動の向き、イはエネルギーの有無、エは取り込みか放出か、オはリン脂質の向きに注目すると、どれも教科書の記述と食い違う箇所が 1 か所ずつ見つかる。
答えと解説
答えを見る
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
正解はウです。
ナトリウムポンプ（--ATP アーゼ）は、ATP を分解して得たエネルギーを使い、 を細胞外へくみ出し、 を細胞内へ取り込みます。どちらのイオンも濃度勾配に逆らって輸送されるので、これは能動輸送です。その結果、細胞内は 濃度が高く、細胞外は 濃度が高い状態に保たれます。
誤りの選択肢は次のとおりです。
- ア：受動輸送では、物質は濃度勾配にしたがって、濃度の高い側から低い側へ移動します。濃度勾配に逆らって低い側から高い側へ運ぶのは能動輸送です。
- イ：アクアポリンは水分子を通すチャネルです。チャネルによる輸送は濃度勾配にしたがう受動輸送であり、ATP のエネルギーは使いません。
- エ：細胞膜が陥入して細胞外の物質を包み込み、小胞として取り込むしくみはエンドサイトーシスです。エキソサイトーシスは、細胞内の小胞が細胞膜と融合して、内容物を細胞外へ放出するしくみです。
- オ：リン脂質は、親水性の部分を水に接する膜の外側（細胞外側と細胞質側）に向け、疎水性の部分を膜の内側で向かい合わせて二重層をつくります。記述は向きが逆です。
別解
各選択肢を確かめる。
ア：誤り。受動輸送は濃度勾配に従い、濃度の高い側から低い側へ物質が移動する。濃度勾配に逆らう輸送は能動輸送である。
イ：誤り。アクアポリンは水分子を通すチャネルだが、チャネルによる輸送は受動輸送で、ATP のエネルギーは使わない。
ウ：正しい。ナトリウムポンプ（Na⁺/K⁺-ATPアーゼ）は ATP のエネルギーを使って、Na⁺ を細胞外へ、K⁺ を細胞内へ輸送する能動輸送を行う。
エ：誤り。細胞膜が陥入して物質を包み込み取り込むのはエンドサイトーシスである。エキソサイトーシスは、小胞が細胞膜と融合して内容物を細胞外へ放出する。
オ：誤り。リン脂質二重層では、疎水性の部分（脂肪酸の尾部）が膜の内側で向かい合い、親水性の部分（リン酸を含む頭部）が膜の外側（水に接する側）を向く。説明が逆である。
よって正解はウ。