生物の環境応答(知識)の問題
運動神経からの刺激によって骨格筋の筋繊維が興奮すると、筋繊維の中の の濃度が上がり、筋収縮が起こる。このときの のはたらきについての記述として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア ミトコンドリアから放出された がトロポニンに結合し、トロポミオシンによるアクチンとミオシンの結合の阻害が取り除かれる。
- イ 筋小胞体から放出された がミオシン頭部に結合し、ミオシン頭部が ATP を合成する。
- ウ 筋小胞体から放出された がトロポニンに結合し、トロポミオシンによるアクチンとミオシンの結合の阻害が取り除かれる。
- エ 筋小胞体から放出された がトロポニンに結合し、トロポミオシンがアクチンのミオシン結合部位をおおうようになる。
この問題で使うもの
- 筋収縮のしくみとカルシウムイオン(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「筋収縮のしくみとカルシウムイオン」を使う。 が「どこから放出され」「何に結合し」「その結果どうなるか」を順に確かめよう。
ヒント 2
筋繊維が興奮すると、筋繊維の中にある小胞体の一種から が放出され、アクチンフィラメント上のトロポニンに結合する。ミオシン頭部は ATP を分解する。
ヒント 3
の放出元がちがう選択肢と、結合する相手やミオシン頭部のはたらきがちがう選択肢を除くと、残りは 2 つ。トロポニンに が結合したあと、トロポミオシンの阻害がどうなれば収縮が起こるかを考える。
答えと解説
答えを見る
ウ
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解説を読む
手順 1: 筋収縮が起こるまでの流れを確認する
1. 運動神経の末端からアセチルコリンが放出され、筋繊維が興奮する。
2. 興奮が筋繊維の内部に伝わると、筋小胞体 から が放出される。
3. 静止状態では、アクチンフィラメントに巻きついたトロポミオシンが、アクチンのミオシン結合部位をおおっていて、ミオシン頭部はアクチンに結合できない。
4. 放出された がアクチンフィラメント上の トロポニン に結合すると、トロポミオシンの位置が変わり、結合部位をおおっていた状態(阻害)が取り除かれる。
5. ミオシン頭部がアクチンに結合し、ATP を分解したエネルギーでアクチンフィラメントをたぐり寄せて、筋が収縮する。
よって ウ が正しい。
ほかの選択肢が誤りである理由
- ア: 筋収縮のときに を放出するのは筋小胞体である。ミトコンドリアではない。
- イ: が結合するのはトロポニンである。また、ミオシン頭部は ATP を合成するのではなく、ATP を分解する(ATP 分解酵素としてはたらく)。
- エ: がトロポニンに結合すると、トロポミオシンによる結合部位の阻害が取り除かれる。トロポミオシンが結合部位をおおうのは、 が筋小胞体に回収されて濃度が下がったとき(弛緩するとき)である。
別解
筋繊維が興奮すると筋小胞体から Ca2+ が放出され、Ca2+ がアクチンフィラメント上のトロポニンに結合する。するとトロポミオシンの位置が変わり、アクチンのミオシン結合部位が現れて、アクチンとミオシンの結合の阻害が取り除かれ、収縮が起こる。ア Ca2+ の放出元がミトコンドリアではなく筋小胞体なので誤り。イ Ca2+ はミオシン頭部ではなくトロポニンに結合し、ATP を合成するのではなく分解するので誤り。ウ 正しい。エ トロポミオシンが結合部位をおおうのではなく、おおうのをやめるので誤り。よって ウ。