2021年大学入試共通テスト「生物基礎」第1問「細胞と遺伝子」問題（計18点）・解答・解説

2021年7月25日 2021年8月9日

asakura

【解説】

問１

核膜に包まれた核と様々な細胞小器官を持つのが真核細胞で、真核細胞で体を構成している生物が真核生物。
・単細胞であっても核を持つゾウリムシ・ミドリムシなどは真核生物。

　・カビ・キノコ：酵母など菌類（fungi）も真核生物である。
核膜に包まれた核を持たずDNAが細胞質内に存在し、細胞小器官も少ない（タンパク質合成をするリボソームはある）のが原核細胞で、基本的には単細胞で存在する原核生物。
原核生物は、細菌（bacteria、〇〇菌という名称が多い）とラン藻（英語ではcyanobacteria（ラン色細菌）で細菌に近いグループとわかりやすい)などである。酵母菌は「〇〇菌」という名称であるが、細菌でなく、菌類で核膜に包まれた核を持つ真核生物なので注意してほしい。最近はその混乱を防ぐため、単に酵母（コウボ）と呼ぶことが多い。よって答は

原核生物である「細菌」（〇〇菌）と真核生物である「菌」（キノコ・カビ・コウボ）は、日本語では「菌」という漢字を共有しているため近いグループに勘違いされやすいが、英語ではbacteriaとfungiであり全く異なる生物群であることがわかりやすい。（生物学には英語で理解したほうが理解しやすい点がいろいろあります。）

問2

もし、父が高校生の時、宿題を提出したとしたら、教師から帰ってきた採点答案をお示しします。

３か所の間違いなので、（3か所）
（０ヵ所を選択肢で示しているため、か所数と選択肢の番号がずれているので間違えないように注意しましょう。）

細胞壁（cell wall)は植物細胞と原核生物で、細胞膜の外にある構造で、動物細胞は持たない。ｂの矢印が示すように「細菌」「動物細胞」「植物細胞」に共通に存在する外部との仕切りは細胞膜(cell membrane)である。
シアノバクテリアはラン藻の英語名であり、原始ラン藻が進化的には葉緑体の起源になった。植物細胞と動物細胞が共通にもつ呼吸を行いエネルギー供給をするｃはミトコンドリア（mitochondria)である。

問3

図２の中に「光エネルギー」があるので「呼吸」ではなく「光合成」の代謝の図とわかる。「呼吸」ではグルコースの分解によるＡＴＰが合成され、それは次の生命活動に使うまで残される。一方、「光合成」におけるＡＴＰは合成有機物を合成するための手段として作られ、反応内で消費されるので最終的に残らないことには注意してほしい。
には光エネルギーを受け止めてATPを作る過程（光リン酸化）が示されるbが入る。続くではそのエネルギーを使って（H2OとCO2から）有機物が合成されることを示すfが入る。そしてには光合成における細胞内外の物質の出入り（基質であるCO２とH2Oを取り入れ、O２を放出する）が示されたcを選ぶ。
ピースをはめ込んで完成させると以下のようになる。細胞小器官は葉緑体（chloroplast)である。

なので、答はである。

問4

転写はDNAの遺伝情報（塩基配列）を相補的に写し取ったｍＲＮＡを作ることなので、ＲＮＡの原料であるヌクレオチドとRNA合成酵素（RNAポリメラーゼ）が必要である。
よって　。（なお、細胞分裂に備えて、DNA自体を複製する時にはＤＮＡの原料であるヌクレオチドとＤＮＡを合成する酵素（ＤＮＡポリメラーゼ）が必要である。）

問5

塩基には４種類（DNAではA、T、G、C、それを転写するRNAではA、U、G、C）があり、その３つ並び、
４×４×４＝64
で64通りの暗号が作られ、それが20種類のアミノ酸を指定する。
この設問の場合、3番目がC（シトシン）と決まっているので
１・2文字目
４×４＝16通りの暗号となる。
遺伝暗号と対応するアミノ酸には重なりがある（異なる暗号でも同じアミノ酸を指定することもある）ので、それがすべて異なるアミノ酸を指定するとは限らないが、設問では「最大何種類か？」と聞かれているので最大16種類となる。よって。

転写・翻訳の基本図は以下の通りである。

また、ｍＲＮＡの3塩基暗号（コドン）とアミノ酸の対応は以下の遺伝暗号表にまとめられる。この表自体は入試自体で出題される時は与えられるので覚えておく必要はないが、塩基配列がアミノ酸を指定する対応をイメージしておこう。翻訳終了を示す３つの終止コドンがあるとともに、３文字目が異なっても同じアミノ酸を指定することが多く、64暗号あっても指定するアミノ酸は20種類となる。

問６

転写を行った溶液なので、ｍＲＮＡを含み、ｍＲＮＡがあれば、ＤＮＡはなくても翻訳（タンパク質合成）はできる。したがって「ＤＮＡを分解する酵素」の有無は実験結果に影響を与えない。
一方「RNAを分解する酵素」の有無は実験結果に影響を与え、ｍＲＮＡが存在することが翻訳（タンパク質合成）に必要であることを確認できる。