生物の環境応答の問題

ある動物の骨格筋のサルコメアについて、次のことがわかっている。

• 1 本のアクチンフィラメントの長さは $1.0\mu \text{m}$ で、サルコメアの両端の Z 膜から 1 本ずつ中央に向かってのびている。Z 膜の厚さは無視する。
• ミオシンフィラメントはサルコメアの中央にあり、その中央の長さ $0.2\mu \text{m}$ の部分にはミオシン頭部がなく、それ以外の部分にはミオシン頭部が一様に並んでいる。
• 筋の張力は、アクチンフィラメントと重なっているミオシン頭部の数に比例する。
• サルコメアを引きのばしていくと、サルコメアの長さが $3.6\mu \text{m}$ 以上のとき張力は $0$ になった。

サルコメアの長さが $3.25\mu \text{m}$ のとき、張力は最大の張力の何 % か。整数で答えよ。

マカラスムギの幼葉鞘の先端部が、片側から光を受けたときにオーキシンをどのように分配するかを調べるため、次の実験を行った。

実験 1（検定） 先端を切り取った幼葉鞘の切り口の片側に、さまざまな濃度のオーキシンを含む寒天片をのせた。暗所に一定時間置いたあと、幼葉鞘の屈曲角度を測定した。結果は次の表 1 のとおりである。

表 1

なお、濃度（相対値）が $0$ から $200$ の範囲では、屈曲角度は濃度に比例することがわかっている。

実験 2 同じ数の幼葉鞘の先端部を 2 組用意し、それぞれ、雲母片で左右 2 つに仕切った寒天片の上に、仕切りの真上に先端部の中央がくるようにのせた（雲母片は寒天片の中だけに入れ、先端部には入れていない）。一方の組は暗所に置き、もう一方の組には左右の一方（光側）から光を当て、同じ時間置いた。その後、各寒天片（どれも同じ体積）について、そのまま、または融かして等量のオーキシンを含まない寒天と混ぜ濃度を $\frac{1}{2}$ にしたうえで、実験 1 と同じ方法で屈曲角度を測定した。結果は次の表 2 のとおりである。

表 2

暗所では、先端部から下降するオーキシンは左右の寒天片に等しく分配されるものとする。光を当てた組で、先端部において光側から陰側へ横方向に移動したオーキシンの量は、先端部から寒天片へ下降したオーキシンの総量（左右の合計）の何 % か。整数で求めよ。

ある植物 X を、明期と暗期をくり返すさまざまな条件で育て、花芽を形成するかどうかを調べた。各条件では、表の明期と暗期を 1 周期とし、花芽形成の有無が判断できるまで同じ周期をくり返した。1 周期の長さは $24$ 時間とは限らない。条件 5・6 では、暗期の途中に短時間の光照射（光中断）を行った。この光照射の時間は無視できるほど短く、照射によって暗期は 2 つの連続した暗期に分断されるものとする。結果は次の表のとおりである。

なお、植物 X の花芽形成の有無は、1 周期のうちで最も長い連続した暗期の長さだけで決まるものとする。その長さがある値（限界暗期）以上であれば花芽を形成し、限界暗期より短ければ形成しない。

いま、明期 $8$ 時間・暗期 $16$ 時間の $24$ 時間周期で植物 X を育て、暗期開始の $t$ 時間後に、条件 5・6 と同じ短時間の光照射を毎周期 1 回行う。ただし、$t$ は $1\leqq t\leqq 15$ を満たす整数とする。表の結果から、花芽を形成すると確実に判断できる $t$ の値は何通りあるか。

ある植物 P の芽ばえを、温度などの条件をそろえて、次の表の条件 $1$〜$7$ の明暗周期で十分な日数育て、花芽を形成するかどうかを調べた。光中断とは、暗期の途中で数分間だけ光を当てることであり、その光を当てている時間の長さは無視できるものとする。

植物 P は、1 周期の中で最も長い連続した暗期の長さが限界暗期以上のときに花芽を形成し、限界暗期より短いときには花芽を形成しない。花芽を形成するかどうかは、この連続した暗期の長さだけで決まるものとする。また、植物 P の限界暗期は整数の時間（単位は時間）であるとする。

いま、植物 P を $1$ 周期 $24$ 時間で、明期 $X$ 時間・暗期 $(24-X)$ 時間の条件で育て、毎回、暗期が終わる $4$ 時間前に光中断を行う。ただし、$X$ は $1$ 以上 $19$ 以下の整数とする。植物 P が花芽を形成する $X$ の最大値を求めよ（単位は時間）。

カエルのふくらはぎの筋肉（腓腹筋）と、それにつながる座骨神経を取り出した標本を用いて、次の実験を行った。神経上の点 A と点 B は、神経と筋肉の接続部からそれぞれ神経に沿って $60\text{mm}$、$24\text{mm}$ 離れている。

いずれも 1 回だけ、閾値以上の同じ強さで刺激した。神経上の興奮の伝導速度は一定であり、興奮が神経の末端（接続部）に達してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、刺激した点によらず一定であるとする。

点 A と点 B のちょうど中点にあたる神経上の点 C を同じように刺激したとき、刺激してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は何ミリ秒か。