代謝（知識）の問題

光合成のカルビン回路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　カルビン回路の反応は、葉緑体のチラコイド膜で起こる
• イ　$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は、ルビスコのはたらきによって RuBP と結合し、PGA ができる
• ウ　カルビン回路では、水が分解されて酸素が発生する
• エ　PGA は、ATP と NADPH を用いて還元され、GAP（有機物）になる
• オ　GAP の一部から RuBP が再びつくられ、回路の反応がくり返される

ホウレンソウの葉をすりつぶして葉緑体を取り出し、葉緑体を壊したあと遠心分離して、チラコイド膜を含む画分 T と、ストロマの成分を含む画分 S に分けた。これらを使って、次の実験 1〜3 を行った。なお、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が有機物に取り込まれたかどうかは、放射性同位体 ${}^{14}\mathrm{C}$ を含む $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与えて調べた。

実験 1　画分 T に、$\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$、ADP、リン酸を加えて光を当てたところ、${\mathrm{O}}_2$ が発生し、NADPH と ATP が生じた。

実験 2　画分 S に $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与え、暗所に置いたところ、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は有機物に取り込まれなかった。

実験 3　実験 1 で光を当てたあとの液から画分 T を取り除き、残った液を画分 S に加えた。これに $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を与え、暗所に置いたところ、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が有機物に取り込まれた。

実験 1〜3 の結果と光合成のしくみについて述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　実験 1 で発生した ${\mathrm{O}}_2$ は、光化学系 I で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が分解されて生じたものである。
• イ　実験 1 で ATP が生じたのは、${\mathrm{H}}^{+}$ がストロマ側からチラコイドの内側へ ATP 合成酵素を通って移動したためである。
• ウ　実験 3 では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ は RuBP と結合して 2 分子の PGA になる反応で取り込まれ、この反応を触媒する酵素は画分 S に含まれている。
• エ　実験 1 で生じた NADPH は、光化学系 II から放出された電子が、光化学系 I を経ずに直接 $\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$ に渡されて生じたものである。
• オ　実験 3 で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が取り込まれたのは、画分 S にも光化学系 I と光化学系 II が含まれており、暗所でも反応が進んだためである。

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。

次の文は、葉緑体のチラコイド膜で起こる反応について述べたものである。

「光化学系 II では、光のエネルギーを受け取ったクロロフィルから電子が飛び出し、失われた電子は（ a ）が分解されることで補われる。このとき酸素が発生する。飛び出した電子は電子伝達系を通って光化学系 I に渡され、最終的に $\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$ に渡されて NADPH ができる。電子が伝達される間に、${\mathrm{H}}^{+}$ がチラコイドの（ b ）に運ばれて蓄積する。蓄積した ${\mathrm{H}}^{+}$ が ATP 合成酵素を通って移動するときに、ATP がつくられる。」

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、次のア〜エから 1 つ選べ。

生物と窒素の関わりや、無機物の酸化を利用して有機物をつくる生物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　亜硝酸菌は、アンモニウムイオン（$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$）を亜硝酸イオン（$\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2^{-}$）に酸化するときに放出される化学エネルギーを利用して、二酸化炭素から有機物を合成する。
• イ　硝酸菌は、硝酸イオン（$\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$）を亜硝酸イオンに還元するときに放出される化学エネルギーを利用して、二酸化炭素から有機物を合成する。
• ウ　植物が根から吸収した硝酸イオンは、植物体内で亜硝酸イオンを経てアンモニウムイオンに還元される。
• エ　植物体内のアンモニウムイオンは、まずケトグルタル酸（$\alpha$-ケトグルタル酸）と結合してグルタミンになる。
• オ　根粒菌は、マメ科植物から光合成でつくられた有機物を受け取り、窒素固定によってつくったアンモニウムイオンをマメ科植物に与えている。
• カ　ネンジュモなどのシアノバクテリアは、光合成を行うので、窒素固定は行わない。