代謝（知識）の問題

ホタルの発光器をすりつぶして水を加えると、液はしばらく光ったが、やがて光らなくなった。光らなくなった液を 3 本の試験管 A〜C に等量ずつ分け、それぞれに次の表の物質を加えたところ、表のような結果になった。ただし、加えた溶液の量と温度は 3 本とも同じである。

この実験の結果からわかることとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　発光のエネルギーは、グルコースから直接供給されている
• イ　発光のエネルギーは、ADP にリン酸が結合するときに放出されている
• ウ　発光のエネルギーは、ATP から直接供給されている
• エ　発光によって、液の中で ATP が新しく合成されている

亜硝酸菌を用いて、次の実験を行った。

有機物を含まず、二酸化炭素を十分に含む無機塩類の培地 A・B を用意した。培地 A にはアンモニウムイオン $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$ を加え、培地 B には加えなかった。それぞれに同じ数の亜硝酸菌を入れ、光の当たらない暗所で、同じ温度で数日間培養した。培養の前後で調べた結果を次の表に示す。

この結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　亜硝酸菌は、光のエネルギーを利用して二酸化炭素から有機物を合成している。
• イ　亜硝酸菌は、アンモニウムイオンを酸化して得た化学エネルギーを利用して、二酸化炭素から有機物を合成している。
• ウ　亜硝酸菌は、培地中の有機物を分解して得たエネルギーを利用して増殖している。
• エ　亜硝酸菌は、亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化して得た化学エネルギーを利用している。

窒素化合物をまったく含まない砂を滅菌して植木鉢に入れ、ダイズまたはイネの種子をまいて、次の表の条件で同じ期間育てた。「根粒菌」の欄は根粒菌を砂に加えたかどうかを、「窒素化合物」の欄は水に窒素化合物（硝酸塩）を溶かして与えたかどうかを表す。光・温度・水の量・窒素以外の養分などの条件は、すべて同じである。

この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　ダイズは、根粒菌がいなくても空気中の窒素を直接取り入れて窒素化合物をつくれる
• イ　ダイズが成長するためには、窒素化合物は必要ない
• ウ　根粒菌は、植物の種類によらず、どの植物の根にも根粒をつくる
• エ　ダイズは、根粒菌と共生すると、窒素化合物を与えなくても成長に必要な窒素を得られる

2 種類の植物 P と Q の葉を用いて、次の実験を行った。

実験 温度を $30{}^{\circ }\mathrm{C}$ に保ち、十分に水を与えた状態で、空気中の $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度を変えながら、光を当てた葉の見かけの光合成速度（$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 吸収速度、相対値）を測定した。光の強さは、これ以上強くしても、どの $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度でもどちらの植物の見かけの光合成速度も変化しない強さとした。負の値は、葉から $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ が放出されたことを示す。結果を次の表に示す。

この実験の結果から考えられることとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　植物 P では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が 0.02% から 0.08% の範囲で、見かけの光合成速度を限定している要因は $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度であり、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度を上げるほど見かけの光合成速度は大きくなる。
• イ　植物 Q では、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が 0.04% のとき、見かけの光合成速度を限定している要因は光の強さであり、光をさらに強くすれば見かけの光合成速度は大きくなる。
• ウ　植物 Q を、この実験の光と温度の条件のもとで $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度 0.005% の空気中で長時間育てると、光合成で有機物が合成されるので、植物体の有機物の量は増加していく。
• エ　植物 P は、$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ 濃度が低くても見かけの光合成速度が大きい。これは、葉肉細胞で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を ${\mathrm{C}}_4$ 化合物として固定し、それを維管束鞘細胞に運んで $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を放出させ、カルビン回路に $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を供給するしくみをもつためと考えられる。
• オ　植物 P は、夜間に気孔を開いて取り込んだ $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を ${\mathrm{C}}_4$ 化合物として液胞に蓄え、昼間は気孔を閉じてそれを分解した $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ で光合成を行うため、この実験の条件で $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ を盛んに吸収したと考えられる。

次の文は、葉緑体のチラコイド膜で起こる反応について述べたものである。

「光化学系 II では、光のエネルギーを受け取ったクロロフィルから電子が飛び出し、失われた電子は（ a ）が分解されることで補われる。このとき酸素が発生する。飛び出した電子は電子伝達系を通って光化学系 I に渡され、最終的に $\mathrm{NAD}{\mathrm{P}}^{+}$ に渡されて NADPH ができる。電子が伝達される間に、${\mathrm{H}}^{+}$ がチラコイドの（ b ）に運ばれて蓄積する。蓄積した ${\mathrm{H}}^{+}$ が ATP 合成酵素を通って移動するときに、ATP がつくられる。」

文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。