遺伝と生殖・発生の問題
ある動物の胚を観察し始めた時刻(0 分)には、小さい割球 4 個からなる細胞群 P と、大きい割球 4 個からなる細胞群 Q があり、胚全体の細胞の数は 8 個であった。
その後、細胞群 P の細胞は 20 分ごと(20 分後、40 分後、60 分後、…)に、細胞群 Q の細胞は 40 分ごと(40 分後、80 分後、…)に分裂した。どちらの細胞群でも、群の中のすべての細胞が同時に分裂し、それぞれ 2 個の細胞になる。
胚全体の細胞の数が初めて 50 個をこえるのは、観察を始めてから何分後か。ただし、分裂は一瞬で終わり、細胞が失われることはないものとする。
この問題で使うもの
- 分裂の間隔が異なる細胞群の細胞数(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(13 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
技能「分裂の間隔が異なる細胞群の細胞数」を使う。細胞群 P と Q を別々に考え、それぞれがいつ分裂するかを書き出そう。
ヒント 2
時刻を 20 分ごとに区切り、各時刻での細胞群 P と Q の細胞の数を表にまとめて合計する。P は 20 分ごと、Q は 40 分ごとに 2 倍になる。
ヒント 3
0 分後から順に合計を求めると、8 個、12 個、24 個、…となる。合計が 50 個をこえる最初の時刻まで表を続けよう。
答えと解説
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解説を読む
手順 1:細胞群ごとに分裂の時刻を確認する。
- 細胞群 P:20 分ごとに分裂するので、20 分後、40 分後、60 分後、80 分後、…に細胞の数が 2 倍になる。
- 細胞群 Q:40 分ごとに分裂するので、40 分後、80 分後、…に細胞の数が 2 倍になる。
手順 2:時刻に沿って細胞の数を表にまとめる。
分裂が起こる時刻(20 分ごと)について、それぞれの細胞群の細胞の数と合計を書き出す。
| 時刻(分) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
|---|---|---|---|---|---|
| 細胞群 P | 4 | 8 | 16 | 32 | 64 |
| 細胞群 Q | 4 | 4 | 8 | 8 | 16 |
| 合計 | 8 | 12 | 24 | 40 | 80 |
細胞群 P は 20 分ごとに 2 倍になり、細胞群 Q は 40 分後と 80 分後にだけ 2 倍になっている。
手順 3:初めて 50 個をこえる時刻を読み取る。
60 分後の合計は 個で、まだ 50 個以下である。60 分後から 80 分後になる直前までは分裂が起こらないので、細胞の数は 40 個のままである。80 分後には細胞群 P と Q がそろって分裂し、合計は 個となって、初めて 50 個をこえる。
よって、答えは 80 分後である。
別解
P: 0 分 4 個、20 分 8 個、40 分 16 個、60 分 32 個、80 分 64 個。Q: 0〜39 分 4 個、40 分 8 個、80 分 16 個。合計: 0 分 8、20 分 12、40 分 24、60 分 40、80 分 。60 分後は 40 個で 50 個以下、80 分後に 80 個となり初めて 50 個をこえる。よって 80 分後。