生物の環境応答（知識）

ヒトの受容器（感覚器）と、その受容器が受け取ることのできる刺激（適刺激）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。

• ア　眼の網膜 ― 音波
• イ　耳のうずまき管 ― 光
• ウ　耳の半規管 ― からだの回転
• エ　耳の前庭 ― 音波

ニューロンが刺激を受けて活動電位が生じるとき、膜電位が静止電位（細胞内が負）から急に上昇して、細胞内が一時的に正になる。この膜電位の急な上昇の主な原因として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　電位依存性ナトリウムチャネルが開き、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が細胞外へ流出する。
• イ　電位依存性ナトリウムチャネルが開き、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が細胞内へ流入する。
• ウ　ナトリウムポンプがはたらき、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が細胞内へ運び込まれる。
• エ　カリウムチャネルが開き、${\mathrm{K}}^{+}$ が細胞内へ流入する。

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。

マカラスムギの幼葉鞘の一部を切り取り、先端側の切り口にオーキシンを含む寒天片を、基部側の切り口にオーキシンを含まない寒天片をつけて置くと、オーキシンは基部側の寒天片へ移動した。一方、同じ切片を上下逆にして、基部側の切り口にオーキシンを含む寒天片を、先端側の切り口にオーキシンを含まない寒天片をつけて置くと、オーキシンは先端側の寒天片へ移動しなかった。

このように、オーキシンが茎などの中を先端側から基部側へという決まった一方向にだけ移動することを何というか。漢字で答えよ。

脊椎動物の有髄神経繊維で見られる跳躍伝導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　興奮は髄鞘でおおわれた部分で生じ、髄鞘から髄鞘へとびとびに伝わる。
• イ　跳躍伝導は、髄鞘をもたない無髄神経繊維で見られる伝導のしかたである。
• ウ　興奮はランビエ絞輪からランビエ絞輪へとびとびに伝わるので、同じ太さの無髄神経繊維より伝導速度が小さい。
• エ　興奮はランビエ絞輪からランビエ絞輪へとびとびに伝わるので、同じ太さの無髄神経繊維より伝導速度が大きい。

ニューロン A の軸索の末端が、ニューロン B の細胞体とシナプスをつくっている。ニューロン A・B のそれぞれに記録用の電極をつけ、次の実験 1・2 を行った。

こ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　ニューロン B の軸索では、興奮が伝導しない。
• イ　シナプスでは、ニューロン B から放出された神経伝達物質が、ニューロン A の受容体に結合する。
• ウ　シナプスでは、興奮はニューロン A からニューロン B への向きにだけ伝達される。
• エ　軸索では、興奮は細胞体から軸索の末端への向きにだけ伝導する。

動物が生まれつき備えている行動を生得的行動という。生得的行動の例とそのしくみについての記述として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　繁殖期のイトヨの雄は、腹部が赤い模型に対しては、形が実物のイトヨに似ていなくても攻撃行動を示す。
• イ　カイコガの雄は、雌が放出する性フェロモンを眼で受容して、雌のいる方向へ移動する。
• ウ　ミツバチの 8 の字ダンスでは、巣箱の垂直面で直進する向きと重力と反対の向き（真上）とのなす角が、えさ場の方向と太陽の方向とのなす角を表す。
• エ　ミドリムシが光の来る方向に向かって移動するのは、正の光走性の例である。
• オ　ミツバチは、えさ場が巣箱から近いときに 8 の字ダンスを、遠いときに円形ダンスを行う。

まだ熟していない緑色のバナナを、よく熟したリンゴといっしょにポリ袋に入れて口を閉じておくと、バナナだけを入れておいた場合よりも早く熟した。これは、熟したリンゴから放出される気体の植物ホルモンが、バナナの果実の成熟を促進したためである。この植物ホルモンは、葉柄のつけ根に離層ができるのを促して、落葉や落果を促進するはたらきももつ。

この気体の植物ホルモンを何というか。

ひざの関節のすぐ下を軽くたたくと、意識とは無関係に足がはね上がる（しつがい腱反射）。このとき興奮は、筋紡錘（受容器）から感覚神経を通って背根から脊髄に入り、脊髄の中で運動神経に伝えられ、腹根から出て足の筋肉（効果器）に伝わる。このように、反射が起こるときに興奮が、大脳を経由せずに受容器から反射中枢を通って効果器まで伝わる経路を何というか。漢字で答えよ。

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 $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ の濃度が上がり、筋収縮が起こる。このときの $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ 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 $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ 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 $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ 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 $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ 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 $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ 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。

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

池のコイは、水面にえさが落ちてくると、えさのところに集まってくる。ある池で、えさを与える直前に毎回手をたたいて音を出すことを何日もくり返したところ、コイは手をたたく音を聞いただけで集まってくるようになった。このとき、手をたたく音のように、もともとは集まる反応とは無関係だったが、えさとくり返し組み合わされることで反応を起こすようになった刺激を（ a ）という。また、このような学習を（ b ）という。

植物の光受容体と光発芽について述べた文として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

• ア　フィトクロムは青色光を受容し、茎の光屈性を引き起こす。
• イ　光発芽種子に赤色光を照射すると、フィトクロムが Pfr 型に変わり、発芽が促進される。
• ウ　光発芽種子に赤色光を照射した直後に遠赤色光を照射すると、発芽が促進される。
• エ　フォトトロピンは赤色光を受容し、気孔の開口を引き起こす。

植物の花芽形成と光周性について述べた文として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　長日植物は、連続した暗期の長さが限界暗期より長くなると花芽を形成する。
• イ　花芽形成にかかわる日長の刺激は、おもに茎頂で受容される。
• ウ　短日植物は、連続した暗期の長さが限界暗期より長くなると花芽を形成する。
• エ　フロリゲンは茎頂でつくられ、師管を通って葉へ運ばれて花芽形成を促す。
• オ　中性植物は、連続した暗期の長さが限界暗期より短いときにだけ花芽を形成する。

次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

アメフラシの水管に接触刺激を与えると、えらを引っ込める反射（えら引っ込め反射）が起こる。弱い接触刺激を水管に何度もくり返し与えると、しだいにえらを引っ込める反応が小さくなり、やがてほとんど起こらなくなった。このとき、えらの筋肉は疲労しておらず、感覚ニューロンにはふつうに活動電位が発生していた。このような学習を a という。a が起こったアメフラシでは、水管からの刺激を受け取る感覚ニューロンの軸索末端で、電位依存性カルシウムチャネルが不活性化して $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ の流入が減っている。その結果、感覚ニューロンからえらの運動ニューロンへ放出される神経伝達物質の量が b している。

ニューロン（神経細胞）における興奮の発生と伝導・伝達について述べた文として正しいものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　静止状態のニューロンでは、ナトリウムポンプのはたらきにより、$\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が細胞内へ、${\mathrm{K}}^{+}$ が細胞外へ能動輸送されている。
• イ　活動電位が発生するときには、電位依存性ナトリウムチャネルが開いて $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$ が細胞外へ流出し、膜電位が逆転する。
• ウ　1 本のニューロンでは、閾値以上の刺激であれば、刺激を強くしても発生する活動電位の大きさは変わらない。
• エ　有髄神経繊維では、興奮がランビエ絞輪からとなりのランビエ絞輪へと跳躍して伝導するため、同じ太さの無髄神経繊維よりも伝導速度が小さい。
• オ　軸索の途中に閾値以上の刺激を与えると、興奮は刺激した部位から軸索末端の方向にだけ伝導し、細胞体の方向には伝導しない。

植物ホルモンとそのはたらきについて述べた文として正しいものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。

• ア　ジベレリンは、植物が乾燥にさらされると合成量が増加し、孔辺細胞に作用して気孔を閉じさせる。
• イ　アブシシン酸は、種子の休眠を維持し、種子の発芽を抑制する。
• ウ　エチレンは、細胞分裂を促進し、側芽の成長を促す。
• エ　サイトカイニンは、気体の植物ホルモンで、果実の成熟を促進する。

次の文章中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カのうちから 1 つ選べ。

ヒトの手が熱いものに触れると、熱いと感じるよりも先に、手を引っ込める反応が起こる。このように、刺激に対して意識とは無関係に起こる反応を反射という。この反応（屈筋反射）の反射中枢は（ a ）にある。皮膚の受容器で生じた興奮は感覚神経によって伝えられ、（ b ）を通って（ a ）に入り、介在神経を経て運動神経に伝えられる。

骨格筋の筋繊維を処理して細胞膜をこわし、細胞内の水に溶ける成分（ATP や $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ など）を取り除いた。この処理をしても、アクチンフィラメント、ミオシンフィラメント、トロポニン、トロポミオシンは筋原繊維に残る。この筋繊維を使って、次の実験を行った。

条件 1〜3 では、処理した筋繊維を、ATP と $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ の有無を変えた溶液に浸した。条件 4 では、処理した筋繊維からさらにトロポニンとトロポミオシンを取り除いたうえで、溶液に浸した。なお、「$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ なし」の溶液には、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ を取り除く物質を加えてある。結果は次の表のとおりであった。

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〜オから 1 つ選べ。

• ア　$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ はミオシン頭部に結合して収縮のエネルギーを供給するので、トロポニンとトロポミオシンの有無にかかわらず、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ がなければ筋繊維は収縮しない。
• イ　ATP がなくても、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ があれば、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントの間で滑りが起こり、筋繊維は収縮する。
• ウ　トロポニンとトロポミオシンは、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ がないときに、アクチンとミオシンの結合を妨げて収縮を抑えるはたらきをもつ。
• エ　トロポニンとトロポミオシンは、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ と結合したときに、アクチンとミオシンの結合を妨げて収縮を抑えるはたらきをもつ。
• オ　筋繊維が収縮するためには、ATP と $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ のどちらか一方があれば十分である。

動物の行動に関する次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カから 1 つ選べ。

カモやガンのなかまのひなは、ふ化後まもない時期に見た動く物体のあとを追うようになる。この行動は、 a 。また、イヌにメトロノームの音を聞かせた直後に餌を与えることをくり返すと、やがてメトロノームの音を聞かせただけで唾液を分泌するようになる。このように学習が成立したあとでは、メトロノームの音は唾液の分泌を引き起こす b としてはたらいている。

• ア
• イ
• ウ
• エ
• オ
• カ

植物の光受容体と環境応答に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　光発芽種子に赤色光を照射したのち、続けて遠赤色光を照射すると、発芽が促進される。
• イ　フォトトロピンは主に赤色光を受容する光受容体であり、光屈性や気孔の開口にはたらく。
• ウ　フィトクロムは赤色光を吸収すると遠赤色光吸収型（Pfr型）に変わり、Pfr型が光発芽種子の発芽を促進する。
• エ　幼葉鞘に一方向から光を当てると、オーキシンが光の当たる側へ移動し、光の当たる側の成長が促進される。
• オ　植物が乾燥条件におかれると、葉でジベレリンの濃度が高まり、気孔が閉じる。

ヒトの受容器は、それぞれ特定の種類の刺激（適刺激）を受け取るしくみをもつ。たとえば、眼の適刺激は光、耳のうずまき管の適刺激は音波である。ヒトの受容器とそのはたらきに関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　近くの物を見るときには、毛様筋がゆるんでチン小帯が引っ張られ、水晶体が厚くなる。
• イ　うずまき管では、高い音ほど、うずまき管の先端に近い部分の基底膜が大きく振動する。
• ウ　半規管では、内部のリンパ液の動きによって感覚細胞の感覚毛が曲がり、からだの傾き（重力の方向）が受容される。
• エ　網膜の盲斑には視細胞が存在しないため、盲斑に結ばれた像の光は受容されない。
• オ　桿体細胞は錐体細胞よりも弱い光で興奮し、網膜の黄斑に特に多く分布している。

動物の行動に関する記述として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。

• ア　イトヨの雄が、腹部を赤く塗っただけの単純な模型に対しても攻撃行動を示すのは、ほかの雄と争った経験を通して学習によって獲得された行動である。
• イ　アメフラシの水管に弱い接触刺激をくり返し与えると、えらを引っ込める反応がしだいに起こりにくくなる。これは、水管の感覚ニューロンで活動電位が発生しなくなるためである。
• ウ　ミツバチの尻振りダンスでは、巣箱の垂直な面上で、ダンスの直進方向が重力と反対の方向（真上）となす角度が、巣箱から見た太陽の方向と餌場の方向とのなす角度を表している。
• エ　カモのひなの刷込みは、ふ化後のどの時期でも同じように成立し、一度成立しても、別の動く物体を見せればすぐに後追いの対象が置きかわる。
• オ　カイコガの雄が雌に向かって移動するのは、雌が放出する性フェロモンを複眼で受容し、その方向へ進むためである。

ある植物 X を、温度などの条件をそろえ、1 日（24 時間）の明期と暗期の長さを変えた条件で十分な期間育て、花芽を形成するかどうかを調べた。条件 5 では、暗期のちょうど中ほど（暗期が始まってから 8 時間後）に短時間だけ光を当てた（光中断）。結果は次の表のとおりである。

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〜オから 1 つ選べ。ただし、光中断で当てた光の時間は十分に短く、明期・暗期の長さには含めないものとする。

• ア　植物 X は長日植物であり、明期の長さが一定以下になると花芽を形成する。
• イ　植物 X は短日植物であり、その限界暗期は 12 時間より長い。
• ウ　植物 X の花芽形成は、1 日のうちの暗期の合計の長さによって決まり、暗期が途中で中断されるかどうかには影響されない。
• エ　明期 4 時間・暗期 20 時間の条件で、暗期が始まってから 10 時間後に光中断を行うと、植物 X は花芽を形成しないと考えられる。
• オ　明期 10 時間・暗期 14 時間の条件で、明期の途中に短時間の暗期をはさむと、植物 X は花芽を形成しないと考えられる。

骨格筋の筋原繊維は、サルコメア（筋節）とよばれる単位がくり返した構造をもち、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントが規則正しく並んでいる。骨格筋の構造と収縮のしくみについて述べた文として正しいものを、次のア〜オからすべて選べ。

• ア　筋肉が収縮するとき、アクチンフィラメントとミオシンフィラメントがそれぞれ短くなることで、サルコメアが短くなる。
• イ　筋肉が収縮するとき、明帯（I 帯）の長さは短くなるが、暗帯（A 帯）の長さは変わらない。
• ウ　アクチンフィラメントは ATP を分解する酵素（ATP アーゼ）としてはたらき、ATP の分解で得たエネルギーを使ってミオシンフィラメントをたぐり寄せる。
• エ　筋繊維が興奮すると筋小胞体から $\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ が放出され、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ がトロポニンに結合すると、トロポミオシンによって妨げられていたアクチンとミオシンの結合が可能になる。
• オ　筋繊維の興奮がおさまると、$\mathrm{C}{\mathrm{a}}^{2+}$ は ATP のエネルギーを使った能動輸送によって筋小胞体に取りこまれ、筋肉は弛緩する。