（3）はどうしてこのような式になるのでしょうか？

出題パターン 91 原子モデル そのまま 出る! ボーアの水素原子模型では,+e の電気量を持つ陽子のまわりに - の 電気量を持つ質量m の電子が,半径の円軌道上を速さで運動している ものと考える。 プランク定数をん, 真空中での光速をc, クーロン力の比例 定数をとする。 (2) 電子の運動エネルギーと電気力による位置エネルギーの和をke. (1) 電子に働く遠心力と電気力のつりあいの式を書け。 r を用いて表せ。ただし、電気力による位置エネルギーは無限遠を基準とす る。 (3)量子数をn= 1, 2, 3, …として、電子が安定な軌道を運動し続けるた めの条件を mvr, h, n を用いて表せ。 (4)安定な軌道半径rame, h,k, n を用いて表せ。 (5)エネルギー準位Enをme, h,k,n を用いて表せ。 解答のポイント! た 原子核のまわりを回る電子は粒子性と波動性の両方を持っているので,まずは 粒子として,次に波動として安定に存在できる条件を求める。 本間は試験にその まま出るので,何も見ずに と Em を導けるようにしよう。 【解法 (1) まず図 26-12 のように, 電子を陽 電位は向き× 土 子のまわりを円運動している粒子と 回る人 みなす。回る人から見た力のつりあte いの式より, クーロン力 m²² = ke² ... ①© r (2)電子の持つ力学的エネルギーE 図26-12 は運動エネルギーと電気力による位 置エネルギーの和であり, E=123mo -mv² + (-e)) 運動エネルギー 位置エネルギー この式に① ② (図 26-12 参照) を代入して 1 ke ke ke² E= = +(-e)· 2r 2 r r 遠心力 02 r ④がの位置 につくる電位は y=ke... STACE 36 と 291

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14. ゲノムと遺伝子 近年、(a)さまざまな生物のゲノムが解読されている。 ゲノム内には,遺伝子としてはたらく部分と、 遺伝子としてはたらかない部分とがある。 が合成される。 問1 下線部(a)に関連する記述として最も適当なものを、次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ① 個人のゲノムを調べて、 特定の病気へのかかりやすさなどを判別することができる。 ②個人のゲノムを調べれば,その人が食中毒にかかった回数がわかる。 ③ ヒトの精子や卵がもつゲノムは0.5組ずつで 受精によって1組となる。 ④ 植物のゲノムの塩基配列がわかれば, 枯死するまでに合成される ATP の総量がわかる。 ⑤ 植物の光合成速度は、環境によらず、ゲノムによって決定されている。 問2 下線部(b)に関連して、 図はこの過程における塩基の対応の一例を示したものである。 ア~ウに入る塩基配列の組合せとして最も適当なもの を、次の①~⑥のうちから一つ選べ。 DNAの塩基配列 ウ AGT RNAの塩基配列 ア イ ウ ① AGT UCA TCA ④ UCA AGU AGT AGT UCA ア イ ウ アイ ウ ②AGT ⑤ TCA AGU AGT UCA TCA 3 6 TCA UCA UCA AGT AGU TCA 問3 下線部(c)に関連して、次の文章中の(エ)・(オ)に入る数値として最も適当なものを, 下の①~⑦のうちからそれぞれ一つずつ選べ。 ただし、 同じものを繰り返し選んでもよい。 DNAの塩基配列は,RNAに転写され, 塩基三つの並びが一つのアミノ酸を指定する。 例えば, トリプトファンとセリンというアミノ酸は、表1の塩基三つの並びによって指定される。 任意の塩基三つの並びがトリプトファンを指定する確率は(エ)分の1であり,セリン を指定する確率はトリプトファンを指定する確率の(オ)倍と推定される。 14 ② 6 ③ 8 ④ 16 ⑤ 20 6 32 ⑦ 64 問4 カズミは、ゲノムと遺伝子に興味をもち、いくつかの真核生物に ついてゲノムサイズと遺伝子の数を図書館で調べたところ, 表 2 のようになった。 この表から, カズミは次のadのような考察を 行った。 これらの考察のうち、正しいものの組合せとして最も適 当なものを,下の①~⑩のうちから一つ選べ。 a ヒトの遺伝子の大きさの平均は、約136kbp である。 b 生物のからだの構造が複雑になるほど, 遺伝子数もそれに 応じて増える。 c ゲノムサイズと遺伝子の数の間に, 比例関係は成立しない。 d 植物は他の生物と比べて, ゲノムサイズに対する遺伝子の数が多い。 11a 2 b 3 c ④d ⑤ a, b ⑥ a,c 表 1 塩基三つの並び UGG アミノ酸 トリプトファン UCA UCG UCC UCU AGC AGU 表 2 生物名 ゲノムサイズ (kbp) 遺伝子の数 母 センチュウ シロイヌナズナ 12000 6300 97000 19000 125000 26000 キイロショウジョウバエ 176000 13600 ヒト 3000000 22000 bp : 塩基対数を示す単位。1kbp は1000塩基対を意味する。 ⑦a, d ⑧ b, c 9 b, d ⑩ c,d

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11. 細胞周期とDNA量の変化 細胞分裂を繰り返す細胞において、分裂が終了してから次の分裂が終了するまでを細胞周期という。細胞周期におけるDNA量の変化に関する 次の各問に答えよ。 問1 真核生物の体細胞分裂の間期について,次の①~⑥のうちから最も適当なものを一つ選べ。 ①S期では, DNA量は変化せず, DNA合成の準備が行われている。 ②S期では、複製された DNAが娘細胞に均等に分配される。 ③ G. 期では, DNA が複製され, 細胞当たりの DNA量は2倍になる。 ④ G, 期では、DNA量は G2期の2倍になっており、 分裂の準備が行われている。 ⑤ G2期では, DNA が複製され, 細胞当たりのDNA量は2倍になる。 ⑥ G2期では、DNA量は G, 期の2倍になっており、 分裂の準備が行われている。 問2 細胞周期に関する記述として最も適当なものを、次の①~④のうちから一つ選べ。 ① DNA の複製は、分裂期の前期に行われる。 ② G2期における細胞1個当たりのDNA量は, G1期と同じである。 ③ G2期における細胞1個当たりのDNA量は、分裂期の前期と同じである。 ④ 分裂期の後期における細胞1個当たりのDNA量は, 分裂期の前期の半分である。 問3 体細胞分裂における, 細胞1個当たりのDNA量の変化を示すグラフとして最も適当なものを,次の① ~ ④ のうちから一つ選べ。 ① (2) ③ ④ L

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8. DNA 中の塩基の割合 遺伝子の本体であるDNAは通常, 二重らせん構造をとっている。 しかし, 例外的ではあるが、 1本鎮の構造をもつ DNA も存在する。 右表は,いろいろ な生物材料の DNA を解析し, A. 6. C. Tの4種類の塩基数の割合(%) と核 1個当たりの平均のDNA量を比較したものである。 問1 解析した10種類の生物材料ア~コの中に, 1本鎖の構造のDNAを もつものが一つ含まれている。 最も適当なものを,次の①~⑩ のうち から一つ選べ。 ① ア ⑥ カ ② イ ③ウ ④ エ ⑤ オ ⑦キ⑧ク ⑨ケ ①コ 問2 生物材料ア~オの中に 同じ生物の肝臓と精子に由来したものがそれ ぞれ一つずつ含まれている。 この生物の精子に由来したものを. 次の ①~⑤のうちから一つ選べ。 ① ア ② イ ③ウ ④エ ⑤ オ 問3 二重らせん構造をとっている新しいDNAを解析すると, TがGの2倍 量含まれていた。 このDNAのAの割合(%) として最も適当な値を. 次 の①~⑥のうちから一つ選べ。 ① 16.7% ② 20.1% ③ 25.0% ④ 33.4% (5) 38.6% ⑥ 40.2% 生物 DNA 中の各塩基の数の 核1個当たりの 割合(%) 平均のDNA量 材料 G A 26.6 23.1 22.9 27.4 27.3 22.7 22.8 27.2 C T (×10-12g) 95.1 34.7 28.9 21.0 21.1 29.0 32.8 28.7 22.1 22.0 27.2 17.3 32.2 17.7 6.4 3.3 1.8 アイウエオカキクケコ 29.7 20.8 20.4 29.1 キ 31.3 18.5 17.3 32.9 24.4 24.7 18.4 32.5 24.7 26.0 25.7 23.6 15.1 34.9 35.4 14.6 問4 二重らせん構造をとっている DNA について, 次の①~④の各式で表される値のうち, 生物種によって異なるものを一つ選べ。 || A+C ① ② G+T A+G C+T G+C (3 (4) A+T 1 D4!

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7. 核酸の構成単位 生命活動を担う物質について、次の各問に答えよ。 問1 次の物質acのうち、リンを構成元素としてもつ物質を過不足なく含むものを、下の①~⑦のうちから一つ選べ。 a ATP b インスリン C RNA ①a ②b 3 c ④a.b ⑤ a,c ⑥ b, c 7 a, b, c. 問2 次のDNAの構成単位の模式図 (a~c) と,そこに含まれる糖との組合せとして最も適当なものを. 下の①~ ⑨のうちから一つ選べ。 b a リン酸 時 塩基 糖 C 塩基 結 リン酸 糖 リン酸 塩基 模式図 糖 模式図 糖 (1) ① a グルコース (2) b ③ (3) C ⑤ b グルコース リボース ④ グルコース リボース a ⑥ C リボース ⑦ a ⑨ C デオキシリボース デオキシリボース ⑧ b デオキシリボース 問3 次の文章中の(ア)(イ)に入る語句として最も適当なものを、下の①~⑥のうちから一つずつ選べ。 問 RNA のヌクレオチドは,塩基として(ア)のかわりにウラシルが使われている点や,糖が(イ)である点において, DNA の ヌクレオチドと異なっている。 ②チミン ① アデニン ③グアニン ④ シトシン ⑤ リボース ⑥ デオキシリボース

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6. ファージの実験 バクテリオファージ (ファージ)は,DNA (デオキシリボ核酸)とタンパク質で構成されている。 ファージと大腸菌を用いて次の実験1、 実験2を行った。 【実験】 ファージのDNAを物質 X, ファージのタンパク質を物質 Yで, それぞれ後で区別できるように目印をつけた。このファージを 培養液中の大腸菌に感染させた。 5分後に激しくかくはんして大腸菌に付着したファージを振り落とした後, 遠心分離して大腸菌 を沈殿させた。 沈殿した大腸菌を調べたところ, 物質 X が検出されたが, 物質 Yはほとんど検出されなかった。 また, 上澄みを調 べたところ、物質 X, 物質 Y のどちらも検出された。 【実験2】 実験1で沈殿した大腸菌を、 新しい培養液中でかくはんし培養したところ, 3時間後にすべての大腸菌の菌体が壊れた。 その後に、 培養液を遠心分離して、壊れた大腸菌を沈殿させ, 上澄みを調べたところ, ファージは実験1で最初に感染に用いた数の数千倍に なっていた。 問1 実験12から考察される事がらとして適当なものを、次の①~⑥のうちから二つ選べ。 ① ファージのタンパク質とファージのDNAは, かたく結びついて離れない。 ② ファージのDNAは,感染後5分以内に大腸菌に入る。 ③ ファージのDNAは,大腸菌の表面で増える。 ④ ファージのタンパク質は,大腸菌が増えるために必須である。 ⑤ ファージのタンパク質は,大腸菌の中でつくられる。 ⑥ 実験2で得られた上澄みをそのまま培養すると, ファージが増え続け, 3時間後には、さらに数千倍になると考えられる。 問2 DNAに関連する記述として適当なものを、次の①~⑥のうちから二つ選べ。 ① DNA は、4種類の塩基 (A,C, G, T) をもつヌクレオチドからなり,AはCと, G は T と, それぞれ対をなして結合している。 ② DNAの塩基について, A の数の割合とTの数の割合との和は,Cの数の割合とGの数の割合との和に等しい。 ③ ファージの DNA の各塩基の数の割合は、 大腸菌に感染させる前後でほとんど変わらない。 ④ 遺伝情報は, DNA の各塩基の数の割合として組みこまれている。 ⑤ ショウジョウバエのある個体がつくるすべての精子のDNAの遺伝情報は, どれも同じである。 ⑥ 細胞分裂直後の娘細胞の DNA は、二重らせん構造になっている。

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5. 肺炎球菌の実験 核酸は、1870年頃にミーシャーによりヒトの膿(うみ) から発見された。 核酸の一種であるDNAが遺伝子の本体であることは、発見から 半世紀以上を経て, グリフィスやエイブリーによる肺炎球菌を用いた研究で明らかになった。 肺炎球菌には、ネズミやヒトで肺炎を引き起 こす病原性のS型菌と, 非病原性のR型菌とがある。 グリフィスは肺炎球菌を用いて、 以下の実験1~4を行った。 また, エイブリーは これらの結果をふまえて、遺伝子の本体を解明する実験を行った。 以上のことについて、下の各問に答えよ。 【実験】 S型菌をネズミに注射するとネズミは肺炎を起こしたが, R型菌を注射した場合は肺炎を起こさなかった。 【実験2】 加熱処理したS型菌をネズミに注射しても、肺炎を起こさなかった。 【実験 3 】 加熱処理したS型菌と生きたR型菌を混ぜてから注射すると, 肺炎を起こすネズミが現れた。 このネズミからは、生きたS型 菌が検出された。 【実験 4】 実験3で得られたS型菌を数世代培養後にネズミに注射すると, 肺炎を起こした。 問1 実験1~4の結果から考察される S型菌の形質を決定する物質の性質として誤っているものを、次の① ~ ④ のうちから一つ選べ。 ① R 型菌に移動して、その形質を変化させる。 ③ 加熱によりR型菌の形質を決める物質に変化する。 ② 熱に対して比較的安定である。 ④ 遺伝に関係する。 問2 下線部に関して, 肺炎球菌の形質を決定する物質を特定する決め手となった実験として最も適当なものを、次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ① S型菌から抽出した物質の構成成分を定量し、その主成分を決める。 ② S型菌から抽出した物質をDNA分解酵素で処理した後,形質転換実験を行う。 ③ S型菌から抽出した物質をタンパク質分解酵素で処理した後, 形質転換実験を行う。 ④S型菌から抽出した多糖類を用いて, 形質転換実験を行う。 ⑤ S型菌から抽出した脂質を用いて, 形質転換実験を行う。

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問2 体内で起こる大部分の化学反応では、酵素が触媒としてはたらいている。 次の文章に示す実験を行い、結果Ⅰ~Ⅲが得られた。これ らの結果から、図中の(ア) (エ)および(オ)に入る物質と酵素の組合せとして最も適当なものを、下の①~③のうち から一つ選べ。 実験ある原核生物では、図に示す反応系により、物質Aから、生育に必要な物質が合成される。この過程には、酵素X,YおよびZ がはたらいている。 通常, この原核生物は、 培養液に物質Aを加えておくと生育できる。 一方, 酵素 X, Y またはZのいずれか 一つがはたらかなくなったもの 異体とよぶ) では、物質Aを加えても生育できない。 そこで、 これらの変異体を用 結果 いて、(ア)~(ウ)の物質を加えたときに、生育できるかどうかを調べた。 ただし、(ア)~(ウ)には物質 B C またはDのいずれかが. (エ)~ (カ)にはXYまたはZのいず れかが入る。 酵素 Xがはたらかなくなった変異体の場合、物質Bを加えたときのみ生育できる。 Yがはたらかなくなった変異体の場合、物質 B C またはD のいずれか一つを加えておくと生育できる。 酵素Zがはたらかなくなった変異体の場合、物質BまたはCを加えると生育できる。 物質:A 酵素 ア H オ ① ② ③ BBC X Y Y Z x Y ④ C Y Z (5) D X Y ⑥ D Y Z イ ア ↑ ↑ オ I カ ウ

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2. 細胞の多様性 いろいろな生物の細胞について、次の各問に答えよ。 右は、3種類の生物の細胞の特徴を示したものである。 (ア)~(ウ) に入る生物の組合せとして最も適当なものを、下の①~⑥のうちから一つ選べ。 ウ ア イ ① ヒト ② シアノバクテリア ススキ カエル 大腸菌 ヒト (3) 大腸菌 (4) カエル シダ ススキ カエル (5) (6) シアノバクテリア 大腸菌 シダ シアノバクテリア 大腸菌 シアノバクテリア カエル ア イ ウ 核 - + + 細胞壁 + + - 細胞膜 + + + ミトコンドリア 葉緑体 + + + - +:あり: なし 問2 植物細胞と動物細胞の特徴に関する次の①~⑤のうちから、最も適当なものを一つ選べ。 ① 動物細胞も植物細胞も、成長するにしたがって、 細胞に対する核の大きさの割合は増加する。 ② 植物細胞のミトコンドリアはクロロフィルを含んでいる。 ③成長した多くの植物細胞では発達した液胞が観察されるのに対し、 多くの動物細胞には大きな液胞は見られない。 ④ 植物細胞の液胞は、タンパク質の合成を行う細胞小器官である。 ⑤ すべての植物細胞は、葉緑体をもっている。

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1. 生物と細胞 生物の基本単位である細胞は形や大きさなどはさまざまであるが、基本的な構造はどの細胞も共通している。 真核細胞は(イ)と それ以外の(ウ)に大きく分けられる。(ウ)には特定の機能をもつェ細胞小器官がある。 また, 動物細胞の外側には(オ) があり,これによって細胞の中と外が仕切られている。 問1 下線部アについて誤っているものを. 次の①~④のうちから一つ選べ。 ① 1個の細胞からなる生物が存在する。 ② ヒトの血液から赤血球を取り出して, 増殖させることができる。 ③ ウイルスは細胞ではないので,それ単独では増殖できない。 ④ 細胞は分裂のみでその数を増やす。 問2 文章中の(イ), (ウ), (オ)に入る語句として最も適当なものを、次の①~⑤のうちからそれぞれ一つずつ選べ。 ① 細胞質 ② 核 ③ 核膜 ④ 細胞膜 ⑤細胞壁 問3 下線部エについて、 細胞がもつ構造に関する記述として最も適当なものを、 次の①~⑤のうちから一つ選べ。 ① 細胞質は, ミトコンドリアを含まない。 ② 細胞の中では, 細胞小器官の間を細胞質基質が満たしている。 ③ 葉緑体は,グルコースなどの有機物を分解して, エネルギーを取り出すはたらきをしている。 ④ アントシアニン (アントシアンの一種) は, ミトコンドリアに含まれる。 ⑤ 多くの動物細胞は細胞膜の外側に細胞壁をもつ。