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体内環境の維持と免疫の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校生物 体内環境の維持と免疫

ヒトの血液について、肺胞と、ある筋肉の組織での酸素ヘモグロビンの割合(全ヘモグロビンのうち酸素と結合しているものの割合)を、酸素解離曲線から読み取ったところ、次の表のようになった。

場所酸素ヘモグロビンの割合(%)
肺胞96
安静時の筋肉の組織72
運動時の筋肉の組織36

また、この筋肉を流れる血液の量(1 分間あたり)は、運動時には安静時の 4 倍になっていた。

血液 1 mL に含まれるヘモグロビンの量は安静時と運動時で変わらず、ヘモグロビンが運ぶ酸素の量は酸素ヘモグロビンの割合に比例するものとする。また、肺胞を通った血液がそのまま筋肉に届き、筋肉で酸素を放出するものとする。

この筋肉の組織で 1 分間に血液から放出される酸素の量は、運動時には安静時の何倍か。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(7 技能)
算数中学高校大学大学院

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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。

一覧で見る(前提が先)
  1. 肺のはたらきと血液の循環
  2. 血液の成分と排出
  3. 体液と血液の成分・血液凝固
  4. 酸素解離曲線の読み取り
  5. 心臓から送り出される血液の量
  6. 心拍出量と血液の循環
  7. 酸素の放出量の比較

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

技能「酸素の放出量の比較」を使います。まず同じ量の血液あたりの酸素の放出量を求め、次に血流量の比をかけて 1 分間あたりで比べます。

ヒント 2

同じ量の血液あたりの放出量は(肺胞での割合)−(組織での割合)で表せます。1 分間あたりの放出量は、それに血流量をかけたものに比例します。

ヒント 3

安静時の放出量は 、運動時は です。血流量は安静時を 1 とすると運動時は 4 です。

答えと解説

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解説を読む

手順 1: 血液の同じ量あたりの酸素の放出量を表から求める。

血液が肺胞から筋肉に届くまでに減った酸素ヘモグロビンの割合が、筋肉の組織で放出された酸素の量にあたる(全ヘモグロビンに対する割合で表す)。

  • 安静時: (%)
  • 運動時: (%)

ヘモグロビンの量は安静時と運動時で同じなので、同じ量の血液あたりで比べると、放出される酸素の量の比は である。

手順 2: 血流量の比をかけて、1 分間あたりの放出量を比べる。

1 分間に筋肉を流れる血液の量は、安静時を とすると運動時は である。1 分間あたりの酸素の放出量は(同じ量の血液あたりの放出量)×(血流量)に比例するので、

  • 安静時:
  • 運動時:

手順 3: 比を求める。

よって、運動時に 1 分間に放出される酸素の量は、安静時の 倍である。

運動時には、筋肉の組織で酸素がよく使われて酸素分圧が下がり(二酸化炭素分圧も上がり)、ヘモグロビンが酸素をはなしやすくなるうえ、血流量も増えるので、筋肉に多くの酸素を届けることができる。

別解

血液 1 mL あたりの放出酸素量は、肺胞での割合と組織での割合の差に比例する。安静時は 、運動時は 。血液量は運動時が安静時の 4 倍なので、1 分間の放出量は、安静時を とすると運動時は 。倍率は 倍。検算: 。

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