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生物の環境応答(知識)の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校生物 生物の環境応答(知識)

骨格筋の筋原繊維は、Z 膜で仕切られたサルコメア(筋節)がくり返し並んだ構造をしている。滑り説にもとづいて、骨格筋が収縮するときに起こる変化としてあてはまるものを、次のア〜オからすべて選べ。

  • ア 明帯(I 帯)の長さが短くなる。
  • イ 暗帯(A 帯)の長さが短くなる。
  • ウ H 帯の長さが短くなる。
  • エ アクチンフィラメント 1 本の長さが短くなる。
  • オ サルコメアの長さが短くなる。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(9 技能)
算数中学高校大学大学院

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一覧で見る(前提が先)
  1. 刺激と反応、骨格と筋肉
  2. 細胞のつくり
  3. 生物の共通性と原核細胞・真核細胞
  4. 細胞小器官のはたらき
  5. 植物のからだのつくり
  6. 細胞分裂と生物のふえ方
  7. 細胞周期と体細胞分裂の各期
  8. 細胞骨格とモータータンパク質
  9. 骨格筋の構造と滑り説

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「骨格筋の構造と滑り説」を使う。明帯・暗帯・H 帯が、それぞれどのフィラメントがある部分かを思い出そう。

ヒント 2

滑り説では、フィラメント自体の長さは変わらず、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間に滑りこむ。暗帯の長さはミオシンフィラメントの長さに等しい。

ヒント 3

フィラメント自体が縮むとする選択肢と、ミオシンフィラメントの長さで決まる部分が短くなるとする選択肢は誤り。残りの選択肢が、重なりが大きくなると短くなる部分かどうかを確かめる。

答えと解説

答えを見る

ア, ウ, オ

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解説を読む

手順 1: サルコメアの構造を確認する

サルコメアでは、Z 膜からアクチンフィラメントがのび、サルコメアの中央にミオシンフィラメントがある。

  • 暗帯(A 帯): ミオシンフィラメントがある部分。長さはミオシンフィラメントの長さに等しい。
  • 明帯(I 帯): アクチンフィラメントだけがあり、ミオシンフィラメントと重ならない部分(Z 膜をはさむ部分)。
  • H 帯: 暗帯の中央で、アクチンフィラメントが重なっていない部分。

手順 2: 滑り説で収縮を考える

滑り説では、ミオシン頭部が ATP を分解したエネルギーを使ってアクチンフィラメントをたぐり寄せ、アクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間に滑りこむ。このとき、どちらのフィラメントも長さは変わらず、重なりが大きくなる。

手順 3: 各選択肢を判断する

  • ア: 正しい。アクチンフィラメントが中央へ滑りこむので、ミオシンフィラメントと重ならない部分である明帯は短くなる。
  • イ: 誤り。暗帯の長さはミオシンフィラメントの長さに等しく、ミオシンフィラメントの長さは変わらないので、暗帯の長さは変わらない。
  • ウ: 正しい。アクチンフィラメントが中央に向かって入りこむので、アクチンフィラメントと重ならない H 帯は短くなる。
  • エ: 誤り。滑り説では、アクチンフィラメント自体は縮まず、ミオシンフィラメントの間に滑りこむだけである。
  • オ: 正しい。両側の Z 膜が中央に引き寄せられるので、Z 膜から Z 膜までのサルコメアの長さは短くなる。

よって答えは ア, ウ, オ である。

別解

滑り説では、収縮時にアクチンフィラメントがミオシンフィラメントの間に滑り込み、フィラメント自体の長さは変わらない。ア 明帯(アクチンだけの部分)は短くなるので正しい。イ 暗帯(ミオシンフィラメントの長さ)は変わらないので誤り。ウ H 帯(ミオシンだけの部分)はアクチンが入り込んで短くなるので正しい。エ アクチンフィラメント 1 本の長さは変わらないので誤り。オ サルコメアの長さは短くなるので正しい。よって ア, ウ, オ。

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