2019年大学入試センター試験「生物」第2問（生殖と発生）解説

2019年6月23日 2019年12月20日

asakura

入試問題は白黒ですが、本サイトでは、イメージ強化のため一部カラーにしています。

第2問

生殖と発生に関する次の文章（Ａ・Ｂ）を読み、下の問い（問１～５）に答えよ。（計18点）

Ａ　ネコやヒトなど多くの哺乳類は、雄ＸＹ型、雌ＸＸ型の性決定様式をもつ。これらの動物では、性染色体も常染色体と同じように子孫に伝わり、ＸおよびＹ染色体の組合わせによって個体の性が決まる。また、性染色体には性を決める遺伝子のほかにも、多数の遺伝子が存在する。

三毛ネコは、茶、黒、および白の三色のまだらの毛色をもち、ほとんどが雌である。白毛のまだら部分は、常染色体上の優性遺伝子によって決まる。白毛以外の部分は、Ｘ染色体上の遺伝子Ｚによって、茶または黒のどちらかの毛色になるかが決まる。aＺ^茶とＺ^黒の対立遺伝子を両方もつ雌は、茶と黒の毛色をもつ。

茶と黒の毛色は、図１に示すように制御される。哺乳類の雌の胚（はい）では、発生が少し進んだ段階で、個々の細胞内のＸ染色体のうち片方の遺伝子の転写が起こらない状態（不活性化）になり、もう片方の染色体上の対立遺伝子だけがはたらく。細胞内の二つのＸ染色体のうちどちらが不活性化されるかは、細胞ごとにランダムに決まり、bＸ染色体の不活性化が一度起こると、細胞分裂を経ても不活性化した状態が分裂後の細胞でも維持される。この結果、Ｚ^茶とＺ^黒を対立遺伝子にもつ雌ネコは、個体ごとに異なった茶と黒のまだらの毛色をもつ。一方、雄はＸ染色体を一つだけもち、Ｘ染色体は不活性化されない。

問１

下線部aに関連して、性染色体上の遺伝子も、常染色体上の遺伝子と同じように遺伝する。雌の三毛ネコ（Ｚ^茶、Ｚ^黒をそれぞれ１遺伝子もつ）を、黒の雄（Ｚ^黒を１遺伝子だけもつ）と交雑した場合、生まれる子ネコのうち、茶と黒の両方の毛色をもつものの割合は何％と期待されるか。最も適当な数値を、次の①～⑥のうちから一つ選べ。ただし、Ｚ以外の遺伝子は、茶、黒の毛色の出現に影響しないものとする。　[１] ％（4点）

①０　②5 ③25　④50　⑤75　⑥100

問２

下線部ｂに関連して、三毛ネコの体細胞から核を採取してクローンネコを作ることができる。このとき、核移植によって体細胞のＸ染色体不活性化の状態が、完全に初期の状態（どちらのＸ染色体も不活性化されていない状態）に戻るとすると、クローンネコの予想される毛色と模様として最も適当なものを、次の①～④のうちから一つ選べ。　[２]（4点）

①三毛ネコになり、細胞を採取したネコと同一の模様になる。
②三毛ネコになり、細胞を採取したネコとは異なるまだらになる。
③三毛ネコにはならず、茶または黒のみの毛色をもつ。
④三毛ネコにはならず、茶、黒どちらの毛色ももたない。

Ｂ、ｃ植物における組織や器官の形成は、多様なポリペプチドによって制御される。例えば、ある植物の葉では、光合成に使われる二酸化炭素の量を調節するために、表皮組織の単位面積あたりの気孔の数（以降、気孔密度とよぶ）がポリペプチドＡおよびポリペプチドＢによって制御されている。ポリペプチドＡおよびポリペプチドＢによって気孔密度が制御されるしくみを調べるため、実験１・実験２を行った。

実験１　野生型植物（以降、野生型とよぶ）の表皮組織の細胞（以降、表皮細胞とよぶ）と、表皮組織に隣接する葉肉組織の細胞（以降、葉肉細胞とよぶ）において、ポリペプチドＡをコードする遺伝子ＡのmRNAの量を比較したところ、図２の結果が得られた。また、実験室で合成したポリペプチドＡを含む溶液あるいは含まない溶液に野生型の芽ばえを浸した後、これあの芽ばえを3日間育てた。その後、気孔密度（個／mm²）を調べたところ、図３の結果が得られた。

実験２　ポリペプチドＡを欠く突然変異体（以降、変異体aとよぶ）、ポリペプチドＢを欠く突然変異体（以降、変異体ｂとよぶ）、およびポリペプチドＡとポリペプチドＢの両方を欠く突然変異体（以降、変異体abとよぶ）の気孔密度を調べたところ、図４の結果が得られた。

問３

実験１の結果から導かれる考察として最も適当なものを、次の①～④のうちから一つ選べ。[３]（3点）

①　ポリペプチドＡは、表皮細胞でつくられ、表皮組織における気孔密度を上昇させる。
②　ポリペプチドＡは、表皮細胞でつくられ、表皮組織における気孔密度を低下させる。
③　ポリペプチドＡは、葉肉細胞でつくられ、表皮組織における気孔密度を上昇させる。
④　ポリペプチドＡは、葉肉細胞でつくられ、表皮組織における気孔密度を低下させる。