下図はヒト表皮の模式図である。この図についての記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1.  ①の層は、ビメンチンが重合した中間系フィラメントを豊富に含む。
2.  ②の層には、毛細血管が豊富に分布している。
3.  ②の層にある細胞Aは、触覚の受容に関与する。
4.  ③の層では、細胞の新生と増殖が起こっている。
5.  ③の層にある細胞Bは、日焼けに関連する物質を産生している。

　解 説　　　　　

表皮は、上の方から 角層、顆粒層、有棘（きょく）層、基底層に分類されます。本問では ① が角層、①と②の間が顆粒層、②が有棘層、③が基底層　です。以下、各選択肢を検討します。

選択肢 1 ですが
ビメンチンは中間径フィラメントの一種です。中間径フィラメントとは、細胞骨格と呼ばれる細胞質内のタンパク質性の繊維系の一つのことです。上皮組織の中の角層に多く含まれるのは、ケラチンと呼ばれる中間径フィラメントの一種です。ビメンチンでは、ありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
図にある通り、毛細血管は ② の層まで入り込んではいません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
細胞 A は、ランゲルハンス細胞を表しています。ランゲルハンス細胞は、抗原掲示細胞の一種です。自然免疫に関与します。ちなみに、触覚に関与するのは基底層に存在するメルケル細胞です。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4,5 は、正しい選択肢です。

ちなみに、日焼けに関連する物質はメラニンです。メラニンが作られる細胞 B は色素細胞（メラノサイト）と呼ばれます。

以上より、正解は 4,5 です。

神経細胞では、さまざまな刺激によって膜電位の変化が生じる。図(1)及び(2)は、異なる刺激に伴う神経細胞の膜電位の経時変化を示している。これに関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、図の横軸は時間、縦軸は膜電位を示す。

1. Aで示した電位は静止膜電位と呼ばれ、通常0mVである。
2. 静止膜電位は、主にCa^2＋チャネルによって形成される。
3. Na^＋が細胞内へ流入すると、図(1)矢印(あ)のように膜電位が変化する。
4. K^＋が細胞内へ流入すると、図(1)矢印(い)のように膜電位が変化する。
5. Cl^－が細胞外へ流出すると、図(2)のように膜電位が変化する。
6. 図(2)のように、膜電位変化を生じさせる神経伝達物質として、γ-アミノ酪酸(GABA)がある。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
神経細胞において、約 －70mV （基準は細胞外）の静止電位と呼ばれる膜電位が発生しています。0 mV では、ありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
静止膜電位が作られる詳細は、まず Na⁺/K⁺ 交換イオンポンプにより、細胞外が Na⁺ 豊富に、細胞内が K⁺ 豊富になることにより始まります。その後、細胞膜における Na⁺チャネルは閉じているのですが、K⁺ チャネルは開きっぱなしのものがあるため K⁺が細胞外に流出してしまいます。＋の電荷を持ったイオンが外へ流れるため、内側の方が相対的に負電荷を帯びるという流れにより静止膜電位は作られます。主に Ca²⁺ チャネルによって形成されるわけでは、ありません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は、正しい選択肢です。

選択肢 4,5 ですが
K⁺ が細胞内に流入したり、Cl^ー が細胞外に流出すれば膜電位は共に上昇するはずです。つまり、グラフは上向きに変化するはずです。図（１）の矢印（い）　及び　図（２）　では、グラフが下向きに変化しており上向きに変化していません。よって、選択肢 4,5 は誤りです。

選択肢 6 は、正しい選択肢です。

以上より、正解は 3,6 です。

図(1)は、細胞の核内における代表的な一対の相同染色体を表しており、図(2)～(5)は、体細胞分裂におけるこの染色体のようすを模式的に描いたものである。以下の記述のうち正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 細胞周期は、図(1) → (4) → (2) → (5) → (3)の順序で進行する。
2. 図(2)では、紡錘体が観察される。
3. 図(4)は、2倍体細胞を表している。
4. 図(5)は、S期の細胞を表している。
5. 図(2)及び(5)で観察される紡錘糸の形成は、コルヒチンによって促進される。

　解 説　　　　　

選択肢 1,2 は、正しい選択肢です。

ちなみに紡錘体とは、細胞分裂の際、娘細胞（分裂後の２つの細胞）に染色体を分配するための構造です。模式図では細いひものように表されている構造のことです。

選択肢 3 ですが
図（４）は、４倍体を表しています。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
まさに細胞分裂が行われている時は M 期　と呼ばれます。S 期 では、ありません。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
コルヒチンは、微小管形成阻害薬です。紡錘糸形成を促進するわけでは、ありません。よって、選択肢 5 は誤りです。

ちなみに微小管とは、細胞分裂の際に形成される分裂装置である紡錘体などの主体です。

以上より、正解は 1,2 です。

図はヒト解糖系の反応経路の概略を表したものである。以下の記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。なお、はリン酸基を表している。

1.  ①の反応は、ミトコンドリアのマトリックスで起こる。
2.  ②の反応は、アロステリック酵素により触媒され、ATPにより促進される。
3.  ③の反応には、補酵素としてNAD^＋が用いられる。
4.  ④の反応に伴い、ADPからATPが生成される。
5.  ⑤の反応は、好気的条件下で促進される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
解糖系は、細胞質基質で起きます。ミトコンドリアのマトリックスでの代謝経路はクエン酸回路と呼ばれます。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
② の反応は、ホスホフルクトキナーゼ　というアロステリック酵素により触媒されます。そして、ATP により活性が阻害されます。促進されるわけでは、ありません。（解糖系＝ATP合成系　と考え「ATPが多くなれば、解糖系は抑制されるだろう」と考えるとよいかもしれません。）よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3,4 は、正しい選択肢です。

選択肢 5 ですが
ピルビン酸を乳酸に変換する反応は、嫌気的呼吸の一種である乳酸発酵の過程の一つです。嫌気的条件下で促進されます。

※ 本問では問われていませんが、この反応で消費された NAD+ が再生されることは重要なポイントのひとつです。

以上より、正解は 3,4 です。

マウスのある組織から目的のタンパク質を精製し、その性質を明らかにするため、以下の2つの実験を行った。実験方法と考察に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

【実験1】　精製したタンパク質のジスルフィド結合を還元後、ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法を行った。ゲル中のタンパク質を染色すると、単一のバンドが観察された。分子量が既知の5種類の標準タンパク質についても同様の操作を行い、図1の結果を得た。

【実験2】　精製したタンパク質を用いてゲルろ過クロマトグラフィーを行った。分子量が既知の6種類の標準タンパク質についても同様の操作を行い、図2の結果を得た。

1. 【実験1】では、電気泳動の前に、試料にSDSと2-メルカプトエタノール(2-ME)を含む緩衝液を加えて加熱した。
2. 【実験1】のタンパク質の染色には、臭化エチジウム(ethidium bromide)を用いた。
3. 【実験2】では、カラムから溶出したタンパク質を検出するため、溶出液の260nmにおける吸光度を連続的に測定した。
4. 【実験1】の結果より、精製したタンパク質の単量体(モノマー)の分子量は、およそ25,000Daと考えられる。
5. 【実験1】及び【実験2】の結果より、精製したタンパク質は4量体(テトラマー)として存在すると考えられる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は、正しい選択肢です。

選択肢 2 ですが
臭化エチジウムは、DNA などの核酸を染色する際に用いられる試薬です。タンパク質の染色には、用いられません。（タンパク質の染色は CBB 染色 や銀染色などが代表的な染色方法です。）よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
タンパク質検出においては 280 nm の吸収を測定します。260 nm は、DNA などの核酸検出の際に用いられます。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は、正しい選択肢です。

選択肢 5 ですが
実験 2 の結果、分子量 50000 と読み取れます。そして、実験 1 の ジスルフィド結合をバラバラにした場合に分子量 25000 のみのバンドが得られています。50000 ÷ 25000 = 2 です。以上より、2 量体としてタンパク質は存在していると考えられます。4 量体ではありません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 1,4 です。

あるタンパク質の遺伝子において1塩基置換型の変異が起こった結果、対応するアミノ酸がグルタミン酸からバリンに置き換わった変異タンパク質が生じた。考えられるDNAの塩基の置換はどれか。下表を参考にして、1つ選べ。

1. TAC → TAG
2. TAC → TGC
3. GAA → AAA
4. GAA → GTA
5. GAG → GAA
6. GAG → GAT

　解 説　　　　　

まず、転写を考えます。Tがあれば、Uに変えます。TAC→UAC、GAA→GAA、GAG→GAG　次に表を読みます。UAC→Tyr、GAA→Glu、GAG→Glu　です。

※例えば TAC の A → U や、C → G にならないの？といった疑問があるかもしれませんが、それは「複製」です。転写はほんとにコピペで、RNA だから塩基 T → U だけおきると考えるとわかりやすいのではないでしょうか。

以上より、変異が起こる前の配列がグルタミン酸を表しているのは GAA もしくは GAG　です。一文字置換した場合を同様に考えます。まずは転写を考えます。

AAA→AAA、GTA→GUA、GAA→GAA、GAT→GAU

次に表を読みます。

AAA→Lys、GUA→Val （OK!）、GAA→Glu、GAU→Asp

以上より、正解は 4 です。

ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法により、図の破線で囲んだ塩基配列を増幅したい。適切なプライマーの組合せはどれか。1つ選べ。なお、プライマーの塩基数は簡素化して始めの6塩基のみを記している。また、本法において用いるDNAポリメラーゼは5’ → 3’の方向にDNA鎖を伸長する。

1. 5’-CTAGTT-3’　　5’-ATCGGC-3’
2. 5’-AAGGAT-3’　　5’-CCCGTT-3’
3. 5’-TAGGAA-3’　　5’-GGGCAA-3’
4. 5’-AAGGAT-3’　　5’-TTGATC-3’
5. 5’-CGGCTA-3’　　5’-CCCGTT-3’

　解 説　　　　　

DNA ポリメラーゼが、新しい 鎖を 5′ → 3′ 方向に合成していくイメージは 下図になります。

合成される始めの部分をプライマーとして用意すればよいので

上の一本鎖に対応するプライマーは
5′ – CCCGTT -3′

下の一本鎖に対応するプライマーは
5′ – AAGGAT -3’　となります。

以上より、正解は 2 です。

1920年代後半、F.Griffithは、マウスを用いた肺炎球菌の感染実験を行った。下記はその概要である。この実験に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

(1)　莢膜をもつS型菌(強毒株)の一定数をマウスに投与したところ、マウスは肺炎を発症し死亡した。
(2)　莢膜をもたないR型菌(弱毒株)を(1)と同じ条件でマウスに投与しても、マウスは肺炎を発症しなかった。
(3)　S型菌を加熱殺菌した後に、(1)と同じ条件でマウスに投与しても、マウスは肺炎を発症しなかった。
(4)　(2)で用いたR型の生菌及び(3)で用いたS型の加熱死菌を混合し、マウスに投与したところ、マウスは肺炎を発症し死亡した。また、マウスの死体からS型の生菌が多量に検出された。

1. (4)でS型の生菌が多量に検出されたことから、加熱処理が不完全であったためにS型菌が一部生存していたものと考えられる。
2. (4)でマウスが発症したのは、S型の加熱死菌由来の物質がR型菌に取り込まれた結果、R型菌の性質が変化したためと考えられる。
3. (4)でマウスが発症したのは、S型菌が芽胞を形成したことにより、加熱処理に対して抵抗性を獲得したためと考えられる。
4. この実験結果から、接合とよばれる現象が細菌間の遺伝子伝達に重要であることが示される。
5. この実験結果から、形質の変化をもたらす物質が耐熱性であることが考えられる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
仮に 加熱処理が不完全で S 型菌が生存していたとすれば、実験 （3） でマウスが肺炎を発症していたと考えられます。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は、正しい選択肢です。

選択肢 3 ですが
実験（4）で使っているのは、実験 （3） で使用した加熱死菌です。仮に加熱処理に対して抵抗性を得ていたとすれば、実験 （3） でマウスが肺炎を発症しているはずです。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
この実験から接合の重要性はわかりません。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は、正しい選択肢です。

以上より、正解は 2,5 です。

下図は、ある抗原をマウスに投与したときの血液中の抗体価を調べた実験結果である。実験では、同一の抗原を矢印(1)及び(2)で示す時期に投与した。曲線A及びBは、それぞれIgGあるいはIgMのいずれかの測定値である。これに関連する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 曲線AはIgG、曲線BはIgMの測定値をそれぞれ示している。
2. 曲線Bの30日目以降に認められる抗体価の急激な上昇には、記憶細胞の形成が関与する。
3. (2)の抗原投与の後、曲線Bのように急激に抗体価が上昇する現象は、自然免疫の特徴である。
4. (2)の抗原投与の後、曲線Aに比べ曲線Bがより顕著に上昇する現象には、抗体のクラススイッチが関与する。

　解 説　　　　　

抗体の実体は、免疫グロブリン（Ig） です。免疫グロブリンは、５つのサブタイプに分類されます。すなわち、G,A,M,D,E　です。（免疫は「ガムで」。というフレーズで、思い出しやすいかもしれません。）

ポイントは
・IgM が初期免疫を司ること
・IgG　が最も多く、二次免疫の主要役割を担うこと
・IgE　が極微量で、アレルギーに大きく関与すること　の３つです。以上をふまえ、各選択肢を検討します。

選択肢 1 ですが
同一抗原の２回めの投与で量が増えていることから、曲線 B がIgG です。曲線 B がIgM では、ありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は、正しい選択肢です。

選択肢 3 ですが
同一抗原に対して素早く抗体が産生される仕組みは、獲得免疫の特徴です。自然免疫の特徴では、ありません。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は、正しい選択肢です。

以上より、正解は 2,4 です。

感染防御に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. ケモカインは、好中球及びマクロファージを感染局所に誘引するが、好酸球には作用しない。
2. マクロファージの細胞膜に存在するToll様レセプター(TLR)は、細菌表面の特徴的な構造を認識する免疫グロブリンである。
3. 好中球のNADPHオキシダーゼにより、スーパーオキシドアニオンが生成する。
4. 細胞小器官の一つであるゴルジ体は、細菌を取り込んだ食胞(ファゴソーム)と融合し、食胞内の細菌の消化・分解を促す。
5. インターフェロン(IFN)-γは、マクロファージを活性化し、その殺菌作用を強化する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
ケモカインは、白血球などの遊走を引き起こす様々な化学物質の総称です。好酸球の遊走を引き起こすケモカインも存在します。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
TLR と、免疫グロブリンは、別物です。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は、正しい選択肢です。
ちなみにスーパーオキシドアニオンなどを活性酸素と呼びます。好中球の殺菌において中心的な役割を果たします。

選択肢 4 ですが
ゴルジ体ではなく、リソソームについての記述です。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は、正しい選択肢です。

以上より、正解は 3,5 です。