生物の環境応答の問題

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。

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。

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。

ある骨格筋の筋原繊維では、ミオシンフィラメントの長さが $1.6\mu \mathrm{m}$ である。この筋原繊維が静止していて、サルコメア（Z 膜から隣の Z 膜までの長さ）が $2.8\mu \mathrm{m}$ であるとき、明帯（I 帯）1 つの長さは何 $\mu \mathrm{m}$ か。

ただし、明帯は Z 膜をはさんで両側に広がる、ミオシンフィラメントのない部分全体を指すものとする。また、筋原繊維ではサルコメアが同じ長さでくり返し並んでおり、各サルコメアの中でミオシンフィラメントは中央に位置しているとする。

ある哺乳類から、骨格筋とそれにつながる運動神経を取り出した神経筋標本をつくり、次の実験を行った。神経上の点 P は、神経と筋肉の接続部から神経に沿って $45\text{mm}$ の位置にある。点 Q は、点 P よりさらに筋肉から遠い側にあり、点 P から神経に沿って $30\text{mm}$ 離れている。

点 R は、神経と筋肉の接続部と点 P の間にある神経上の点である。興奮が神経を伝わる速さ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しはじめるまでの時間は、どの点を刺激しても同じであるとする。点 R は神経と筋肉の接続部から神経に沿って何 mm の位置にあるか。