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。

カエルのふくらはぎの筋肉（ふくらはぎの骨格筋）と、それにつながる座骨神経を取り出した標本を用意した。神経上で、神経と筋肉の接続部から $15\mathrm{mm}$ 離れた点 A と、$45\mathrm{mm}$ 離れた点 B を、それぞれ 1 回ずつ電気刺激した。刺激してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、点 A を刺激したときが $3.0\mathrm{ms}$、点 B を刺激したときが $4.0\mathrm{ms}$ であった。

この神経を興奮が伝わる速さ（伝導速度）は何 m/s か。ただし、伝導速度は神経上のどこでも一定であり、興奮が神経と筋肉の接続部に達してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、点 A・点 B のどちらを刺激したときも同じであるとする。また、$1\mathrm{ms}=\frac{1}{1000}\mathrm{s}$ である。

カエルの座骨神経とふくらはぎの筋肉をつないだままの標本を用意した。神経上で、神経と筋肉の接続部から $20\mathrm{mm}$ 離れた点 P と、$60\mathrm{mm}$ 離れた点 Q を、それぞれ 1 回ずつ電気刺激した。刺激してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は、点 P を刺激したときが $3.5\mathrm{ms}$、点 Q を刺激したときが $5.5\mathrm{ms}$ であった。

興奮が神経と筋肉の接続部に達してから筋肉が収縮を始めるまでの時間は何 ms か。ただし、神経上の刺激した点では、刺激と同時に興奮が起こるものとする。また、伝導速度は神経上のどこでも一定であり、接続部に達してから収縮を始めるまでの時間は、点 P・点 Q のどちらを刺激したときも同じであるとする。

ある植物を、1 日（$24$ 時間）を 1 周期として、明期 $10$ 時間・暗期 $14$ 時間の条件で育てた。このとき、暗期が始まってから $5$ 時間後に、短時間だけ光を当てる光中断を毎日行った。光中断の時間の長さは無視できるものとする。

この条件で、1 周期のうち最も長い連続した暗期は何時間か。

ある植物を、1 日（24 時間）を 1 回の明期と 1 回の連続した暗期に分けた条件で育て、暗期の長さを変えて花芽を形成するかどうかを調べた。明期・暗期の途中で光を当てたり消したりする操作（光中断など）は行っていない。結果は次の表のとおりであった。

ここで、限界暗期とは、花芽を形成するかどうかが切りかわる境目の連続した暗期の長さである。この植物では、暗期の長さがちょうど限界暗期に等しいときは、暗期が限界暗期より長いときと同じ結果（花芽を形成するかしないか）になるものとする。また、この植物の限界暗期は 1 時間単位の整数の値であることがわかっているとする。この植物の限界暗期は何時間か。