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東京大学2013年前期生物第2問
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I(A)BDが知識問題。ICは一般常識を絡めた考察、それ以外は考えて解ける問題です。選択肢形式が多いため、聞いていることの難易度の割には取り組みやすい印象があります。IIA(b)が少し難しめ、IICの二つ目は反射で答えて間違える人もいそう。

I
A赤色光で発芽が誘導されるが、遠赤色光で抑制され、これらの応答は可逆的である。

可逆的というのはキャンセルが可能ということで、最後にどちらの光が当たるかで発芽するかしないか決まります。この挙動にはフィトクロムという色素タンパク質が関与します。フィロクロムには赤色光吸収型(Pr型)と近赤外光吸収型(Pfr型)が存在し、光を吸収すると別の型になるため、可逆的に作用できます。
では、ここまでの情報からフィトクロムはどのようにして発芽を制御しているか考えてみてください。また、光発芽の意義はなんでしょうか。

赤色光で発芽するということは、Pfr型に発芽促進能があるか、Pr型に発芽抑制能があるかのいずれかだと推測できるはずです。実際には前者らしいですが。

このような機能のある意味は、植物が光合成に使う波長が赤色光であることと関係があります。まず赤色光があって光合成可能なこと、他の植物がないこと(あると赤色光が減って近赤外光の相対的な割合が増えます)を確かめてから発芽するという戦略です。

B 1:膨圧 2:浸透圧 3:高く
植物における浸透圧についての問題です。溶液と純溶媒を半透膜でつないだ場合、純溶媒から溶液に溶媒の移動が起こりますが、溶液側に圧力をかけるとこれを阻止できます。ちょうど阻止できる圧力が浸透圧です。いいかえれば、溶液が溶媒を取り込もうとする力みたいなものです。
これを考慮すると膨圧(細胞壁が細胞の膨張に反発する内向きの力)は外に出す力、細胞外浸透圧も外に出す力、細胞内浸透圧は内側に取り込む力なので、細胞内浸透圧=膨圧+細胞外浸透圧となります。水が入る場合細胞内浸透圧>膨圧+細胞外浸透圧になります。
ちなみに気孔は青色の光に誘発されて孔辺細胞のカリウムイオン濃度が高くなることによって開きますが、アブシジン酸はこのカリウムの取り込みを阻害して浸透圧を下げて気孔閉じます。

C 温度の低いものを選べばよい。
気孔が閉じなくなると蒸散が制御できずに常時蒸散してしまうため、気化熱によって葉の温度は野生型と比較して低下するから。

D 種子の休眠が維持できない。

II
A
(a)(2)
Xは孔辺前駆細胞周辺に分泌されて、それを孔辺前駆細胞になる前の原表皮細胞上のYが受け取り、Yが何かするという流れである。問題文において、変異体xでは気孔密度が増大することが述べられているので、Xには気孔密度を抑制する働きがあることが分かる。よって、XYがセットで孔辺前駆細胞(孔辺)周辺に別の孔辺ができることを、原表皮細胞の段階で分化の抑制をかけることがわかる。

(b)(2)
変異体yつまりYが活性を持たない場合にはXの有無に関わらず気孔密度は抑制されない。このこととXが気孔密度を抑制することに鑑みれば、XがYの活性を引き起こすことがわかるから。

ノックアウトタイプの変異体は活性が無い場合と同義のようなものです。

(c)(4)
気孔になる気孔前駆細胞から周囲に気孔になる抑制をかけるので、まばらに散らばった均等分布が通常パターンになります。変異後は気孔周辺で(気孔前駆細胞から周囲への)抑制も促進もされないので、ランダム分布になります(促進に関する情報はないですが)。

B ①光 ②外気CO2濃度
一方を変化させれば結果が変化するならばその変化させたものが限定要因です。逆に、一方を変化させても結果が変化しない場合には他方が限定要因となっております。
図2-2左で見れば、①は光を増やすと光合成速度が上がるので、光が限定要因。②は上がらないので、二酸化炭素が限定要因。右でみれば、①は二酸化炭素を増やしても光合成速度が上がらないので、光が限定要因、②は二酸化炭素を増やせば速度が上がるので二酸化炭素が限定要因。

C (3) (8)
気体透過性がいいということは二酸化炭素を取り込みやすいということです。つまり限定要因が二酸化炭素の場合には光合成速度が増します。
よって外気0.04%のときは野生型が光によって変化しなくなるぐらいまでは同じ、それ以降は速度が増え続ける(3)になります。
光が②のときは二酸化炭素が限定要因、つまり二酸化炭素濃度を変えると速度が変わる領域では速度が野生型より大きくなるが、光が限定要因のときは変わらないものを選べばよいので(8)になります。
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テーマ:大学受験 - ジャンル:学校・教育

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