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生物 高校生

問4️⃣ (b)(c) 計算の時になぜ分母に2を掛けているのですか?

問1) 二酸化炭素 (1) 核 ( 細胞小器官) 問2 白血球: 体内に侵入した異物の排除 (ヘモグロビン 血小板 : 血液凝固 3 (a) aaẞBaaßßs, aaßsẞs 存在比 1:2:1 (b) 遺伝子型が AS の人は、 変異型 β 鎖のみで構成されているヘモグロ ビンだけでなく、正常型 β 鎖のみで構成されるヘモグロビンや, 正 常型と変異型のβ鎖で構成されるヘモグロビンももつ。 よって遺伝 子型SSの人と比べると鎌状赤血球は少なく、日常生活を送る場合 は問題ないと考えられる。 問4 a) p = 0.7g = 0.3 (b) g' ≒ 0.24 (c) g" = 0.23 解説 問3 赤血球は造血幹細胞からつくられ, 脱核するまでにヘモグロビンが生成される。 モグロビンは2本のα鎖と2本のβ鎖から形成されるので, β鎖の遺伝子としてAと の両方をもつ場合, 表のように, αα ββ aa Baßs: aaβss = 1:2:1となる。 細胞内で対立遺伝子であるAとSが等しく発 BA Bs 現するという注釈はないが, 「理論上の存在 「比」が問われているため,そのように解釈して 答える。 BA (aa) BABA (aa)BABs Bs (aa) BABS (aa) Bsbs 問4 (a) ハーディ・ワインベルグの法則から,遺伝子型の比は AA:AS:SS= p2 : 2pg:q2 となる。(p+g=1) 生まれた直後、遺伝子型 SS の子どもの割合が9%なので, q = 0.09 よって g = 0.3 p=1-0.3= 0.7 (b) 生まれた直後の遺伝子型の存在比は AA:AS:SS = p2:2pg:g2=0.49:0.42:0.09 となる。 この存在比の子どものうち, 遺伝子型 SSの子どもが成人するまでに全員死亡し、遺 伝子型 AA の子どものうち10%がマラリアで死亡する。 この場合, 成人の存在比は AA: AS: SS = 0.441(=0.49 0.049):0.42:0 となる。 よって成人に達したときの遺伝子Sの頻度は 5 0.42 g' = * × (0.441 + 0.42) = 0.243... ≒ 0.24 (C) 遺伝子型 SS の子どもは成人するまでに全員死亡するが, 遺伝子型 AAの子どもが特 効薬により死亡しなくなった場合, 成人の存在比は AA: AS: SS = 0.49:04:0 となる。 よって成人における遺伝子Sの頻度は 0.42 q" = 2 X ( 0.49 +0.42) = 0.230.≒ 0.23 この問題における正常な遺伝子Aと変異遺伝子Sには自然選択がはたらいているので、 ハーディ・ワインベルグの法則が成り立つ条件を厳密には満たしていない。ただし、法 則が成り立たなくても, マラリアが流行する地域においては時間経過とともに遺伝子頻 度が平衡に達していると考えられ, 問題文中に 「この集団ではハーディ・ワインベルグ の法則が成立し」との注釈がついているので, 法則にしたがった計算をすることになる。 解説

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3問目のカッコで囲んだ部分がわかりません

例題 解説動画 he 9. 松山大改 複製の 確認しなさい。 発展例題 5 原核生物のタンパク質合成 発展問題 104 生物のもつ遺伝情報は,ほとんどの場合 DNAの塩基配列として存在する。 生物 がもつ必要最小限の遺伝情報の一組を() と呼ぶが, その情報量は膨大で, ヒト は細胞当たり2mの長さのDNAをもつ。 真核生物のDNAは,(イ)というタン 「パク質に巻き付き, ビーズ状のヌクレオソームを構成し、凝集して存在する。 DNA の塩基配列は, 転写, 翻訳の過程を経て, タンパク質のアミノ酸配列を決定する。 転 写はDNA を鋳型として RNA を合成する反応で,RNAポリメラーゼが行う。 (a) 原核 生物では,転写された伝令 RNA (mRNA)は,その場で直ちに翻訳されるが,真核生物 では,転写と翻訳は細胞内の異なった部位で行われる。 真核生物の遺伝子の多くは、 タンパク質をコードする(ウ)とタンパク質をコードしない(エ)からなり,転 写後)に対応する領域が除去されて(ウ)に対応する領域どうしが結合す ることで最終的な mRNA となる。この過程をスプライシングと呼ぶ。 (b) (c) DNAの塩基配列に突然変異が生じるとさまざまな影響が現れる。一方, 転写 領域の塩基配列の変異でも、タンパク質のアミノ酸配列に影響を与えない場合もある。 1. 文中の(ア)~(エ)に適切な語を入れよ。 問2. 下の図1は,下線部(a)のようすを模式的に示したものである。 次の①~④の物 質や酵素が図のどこに相当するかを, DNAの例示に従って, 線を用いて図に示せ。 さらに、転写が進行する方向, および翻訳の 0.71μm ヌクレオ ■ため, DNA ることになる。 (A) 起点の左右 =側、右側が 末端側で ある。 こ合成され ① 翻訳中のタンパク質 ② mRNA ③ RNAポリメラーゼ 問3.図1の(A)(B)は,この遺伝子の転写領域 の長さを示している。 この遺伝子から合成さ れるタンパク質の分子量を求め, 有効数字3 進行する方向を矢印で示し, “転写の方向”お よび“翻訳の方向”と明記せよ。 DNA 4 リボソーム 図 1 として合成 ある。 右側 (B) 第5章 遺伝情報とその発現 3鎖を鋳型 ラーゼが ング鎖は ング鎖は なる。 ・ギング 桁で答えよ。 計算式も示すこと。 ただし, (A)(B)間がすべてタンパク質に翻訳され るものとする。 DNAの10ヌクレオチドで構成される鎖の長さを34A(オングスト ローム,10-10 m), アミノ酸の平均分子量を118とする。 問4. 下線部(b)について, 突然変異の結果, ある遺伝子Aに下記の変異が起こったと する。 その結果, 遺伝子AのmRNA量が減少する可能性がある場合は○, 可能性 がない場合は×を記せ。 また, その理由をそれぞれ30字以内で述べよ。 遺伝子Aの翻訳開始コドンの変異 問5. 下線部(c)のようにタンパク質のアミノ酸配列に影響しない1塩基の突然変異に ついて, ①mRNAに関連する場合と、 ②翻訳に関連する場合に分けて, それぞれ60 字以内で説明せよ。 ( 京都府立大改題) 5. 遺伝情報とその発現 129

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(2)でもしこれがAとBの最も近い共通祖先が分岐したのは何か月前かという問題だったらどうなりますか?

例題 解説動画 発展例題2 ウイルスの分子系統樹 発展問題 32 ウイルスも生物と同様に,共通の祖先から分かれた後にさまざまな突然変異が起こ っている。このような塩基配列やアミノ酸配列の変化は一定の速度で進むことから, その変化の速度は ( 1 ) と呼ばれ, 進化の過程で枝分かれした時期を探るための目 安となる。 ウイルスの免疫からの回避もこの突然変異で説明される。 もともと、感染 者の個体内でウイルスに多様性が存在していて、そのなかで環境に適したものが生き 残ることがある。 これが ( 2 )説の考え方である。 一方で変異により生存に対して 有利不利がみられないことも多く、 このような変異は遺伝的( 3 )によって集団全 体に拡がったり消失したりすることがある。 これが ( 4)説の考え方である。 問1.文中の( 1 )~(4)に最も適切な語を入れよ。 問2. アミノ酸や塩基の配列から分子系統樹を作成する方法がある。 図1はウイルス の遺伝子配列が異なる株A~Dの塩基配列の一部を示し、 図2はこれらの株の塩基 配列をもとに作成した系統樹である。 図1に示す以外の塩基配列は各株間で同一で あった 株A AAAGGUAUAUCCCUUCCCAGGUAACAAACCAACCAACU 株B: AAAAGUAUUUCCCAUCCCAAAUAACAAACCAACCAACU 株C: AAAAGUAUUUCCCUUCCCAAGUAACAAACCAACAAACU 株D: AAAAGUAUUUACCAUCCCAAGUAACAAACCAACAAACU 図1 株A~Dの遺伝子配列 (太字の箇所以外は、株間で同一) (1) 図2の系統樹の①~③に入る株名を, A, B, Dからそれぞれ1つ選べ。 (2) ウイルスの進化速度が一定であるとして, 株Cと株 ② D 株C 図2 21. 熊本大改題) Dの最も近い共通祖先が4か月前に分岐したとすると, 株Aと株Cの最も近い共通祖先が分岐したのは何か月 前か。 なお,この系統樹の線の長さは塩基置換数の違 いを正確には反映していない。 解答 問1.1.分子時計 2.自然選択 3… 浮動 4・・・中立 問2 (1)①・・・株A ②・・・株D ③・・・株B (2)10か月 ■解説 かわってかわってる かのうせいあるから 金のく合わせ 問2 (1) 系統樹に示されている株Cを基準として, 株A, B, Dは塩基がいくつ異なる 図3から読み取る。 結果, 株Dは2個, 株Bは3個, 株Aは4個異なっており, この順に類縁関係が近いと判断できる。 (2)株Cと株Dが共通の祖先から分岐した後, 塩基はそれぞれ2÷2=1個ずつ置換して いるので、1個の置換にかかる期間は4か月。 株Aと株B, C, Dの塩基の違いは, それぞれ546なので, 平均して (5+4+6) ÷3=5個である。 したがって, 塩基が 5÷2=2.5個ずつ置換していることになるので, 2.5×4か月=10か月となる。 48 1編 生物の進化と系統 037

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(2)の答えで塩基の違いを求めるときになんの数を割っているのですか?

発展例題 7 ウイルスの分子系統樹 発展問題 145 っている。このような塩基配列やアミノ酸配列の変化は一定の速度で進むことから、 ウイルスも生物と同様に, 共通の祖先から分かれた後にさまざまな突然変異が起こ その変化の速度は ( 1 安となる。 ウイルスの免疫からの回避もこの突然変異で説明される。 もともと、感染 と呼ばれ, 進化の過程で枝分かれした時期を探るための目 残ることがある。これが(2)説の考え方である。 一方で変異により生存に対して 者の個体内でウイルスに多様性が存在していて, そのなかで環境に適したものが生き 有利不利がみられないことも多く, このような変異は遺伝的( 3 )によって集団全 体に拡がったり消失したりすることがある。これが ( 4 )説の考え方である。 問1.文中の( 1 )~(4)に最も適切な語を入れよ 問2. アミノ酸や塩基の配列から分子系統樹を作成する方法がある。 図1はウイルス の遺伝子配列が異なる株A~Dの塩基配列の一部を示し, 図2はこれらの株の塩基 配列をもとに作成した系統樹である。 図1に示す以外の塩基配列は各株間で同一で あった。 株A:AAAGGUAUAUCCCUUCCCAGGUAACAAACCAACCAACU 株B:AAAAGUAUUUCCCAUCCCAAAUAACAAACCAACCAACU 株C:AAAAGUAUUUCCCUUCCCAAGUAACAAACCAACAAACU 株D: AAAAGUAUUUACCAUCCCAAGUAACAAACCAACAAACU 図1 株A~Dの遺伝子配列 (太字の箇所以外は、株間で同一) (1) 図2の系統樹の①~③に入る株名を, A, B, Dからそれぞれ1つ選べ。 (2) ウイルスの進化速度が一定であるとして, 株Cと株 Dの最も近い共通祖先が4か月前に分岐したとすると, 株Aと株Cの最も近い共通祖先が分岐したのは何か月 前か。なお,この系統樹の線の長さは塩基置換数の違 いを正確には反映していない。 21. 熊本大改題) 解答 - 株C ③ 図 2 □ 145 多 先 0 問1.1…分子時計 2… 自然選択 3・・・浮動 4・・・中立 問2 (1) ①・・・株A ②・・・株D ③・・・株B (2)10か月 解説 問2.(1)系統樹に示されている株Cを基準として,株A, B, Dは塩基がいくつ異なる かを図3から読み取る。 結果, 株Dは2個, 株Bは3個、株Aは4個異なっており。 この順に類縁関係が近いと判断できる。 (2) 株Cと株Dが共通の祖先から分岐した後, 塩基はそれぞれ2÷2=1個ずつ置換して いるので, 1個の置換にかかる期間は4か月。株AとB, C, Dの塩基の違いは, それぞれ, 5, 4, 6なので, 平均して (5+4+6)÷3=5個である。 したがって, 塩基が 5÷2=2.5個ずつ置換していることになるので, 2.5×4か月=10か月となる。

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アは不活性なのですがなぜ不活性とわかるのですか?

問3 エチレンには,根粒の形成を抑制する働きがあること,また,エチレンが作用 する経路にも、 問2で扱った物質 Y が関与することが知られている。さらに, エチレンが作用する経路には物質 Zも関与することが知られており,物質Yが 物質Zの活性を調節し、物質Zの働きによってエチレンの作用が調節されると 考えられている。根粒の形成の調節における物質 Yと物質Zの働きについて調 べるため, 植物 W の野生株, 実験1で用いた変異株Y, および物質Zが合成さ れない変異株 Zを用いて実験2を行った。 実験1と実験2の結果を合わせて考 察した後の文章中の ア ウに入る語句の組合せとして最も適当なも ~ のを,後の①~⑧のうちから一つ選べ。 19 実験2 野生株,変異株 Y, 変異株Zを, 無機窒素化合物が多い条件で栽培し また後, 無機窒素化合物が少ない条件に移して根粒菌を接種した。 一定期間後, いずれの株の根にも根粒が形成されていたが,変異株Yでは野生株よりも根 粒の数が少なく,変異株Zでは野生株よりも根粒の数が多かった。 野生株では,土壌中の無機窒素化合物が減少すると,物質 Y の活性の変化を 介して物質が ア される。これにより,エチレンの作用が イこと 根粒の形成が ウ される。

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(1) なぜ÷2するのですか?

電跡のに結果の 38 36 (1) ウ (2)ウ (3) エ とは 解説(1) 問題の表を、変異が小さい つまり、異なるアミノ酸の数 少ない順に整理すると,右 表のようになる。 「 ウシとカンガルーは26か 所違うので,それぞれ共通の ウ カンガルー カモノハシ コ シ ウシカンガルー カモノハシコ 26 43 えら65 「解説」 49 (C) 71 75 みさ 祖先から26÷2=13か所ずつ変異したと考える。 13 か所変異するのに 1.3億年か 回 っているので, 1.3億年 13 か所= 1000万年/1か所 (2) ウシカンガルーとカモノハシの間では平均 (43 + 49) + 2 = 46か所違う。 よって とカモノ 46÷2=23か所ずつ変異が起こったと考える。 同様にウシ・カンガルー・カモノハ シとコイとの間では (65 + 71 + 75 ) ÷ 合 3÷2=35.2か所ずつ変異が起こった と考える。これらを系統樹に記すと右 図のようになる。 共通の祖先動物Pと それぞれの動物の変異数は35.2か所。 (1)より, 1か所の変異に1000万年か かるので, ウシ 13 35.2×1000万年=35200万年≒3.5億年 10 10 カンガルー カモノハシ 13 沖縄 23 12.2 P ① 35.2 コ 39 (3) 生存に不利な突然変異が生じた遺伝子は, 自然選択の結果, 遺伝子プールから排除さ れてしまう。よって, 一般に重要な機能をもつ配列では変異が少ない。 が高い。生存に

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