図は、腎臓のネフロンの概略を示している。健常人の腎臓における体液調節に関与する部位ア～オについての記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. アは、主に腎臓の髄質部に局在している。
2. イでは、炭酸脱水酵素が関与してHCO₃^–が原尿中に分泌される。
3. ウでは、管腔内の水が受動的に再吸収される。
4. エでは、Na⁺とCl^–が管腔内から間質液中へ輸送される。
5. オに分布するNa⁺/K⁺交換系は、アルドステロンにより抑制される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
アは、腎小体です。主に腎臓の皮質部に局在します。髄質部では、ありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
イは、近位尿細管です。近位尿細管では、炭酸脱水酵素が関与して原尿中に H+ が原尿中に分泌されます。HCO₃^– では、ありません。よって、選択肢 2 は誤りです。※アセタゾラミドのような炭酸脱水酵素「阻害」薬により尿がアルカリに傾く　ということから炭酸脱水酵素の関与により原尿中に分泌されているのは H^＋ と推測すればよいと考えられます。

選択肢 3,4 は、正しい記述です。
それぞれウはヘンレのループ、エは遠位尿細管についての記述です。

選択肢 5 ですが
アルドステロンの作用は、Na^＋/K^＋ 交換系による Na^＋ 再吸収の「促進」です。抑制ではありません。よって、選択肢 5 は誤りです。（ちなみに Na^＋ 再吸収をたくさんすれば尿は減ります。「抗」アルドステロン薬が利尿薬として用いられる点から推測できる内容と考えられます。）

以上より、正解は 2,3 です。

参考　生化学まとめ　腎臓、膀胱の機能と構造

呼吸器に関する記述のうち、誤っているのはどれか。1つ選べ。

1. 肺は、右が3葉、左が2葉に分かれている。
2. 呼吸筋は、運動神経支配の骨格筋である。
3. 胸腔内は、外気圧に比べて陰圧に保たれている。
4. 吸息時には、横隔膜が弛緩し、胸腔の容積が増大する。
5. 呼息時には、外肋間筋が弛緩し、胸腔の容積が減少する。

　解 説　　　　　

選択肢 1~3,5 は、正しい記述です。

主な呼吸筋は、横隔膜 と肋間筋 です。これらの筋肉が収縮することによって胸腔が広がります。その結果、胸腔内圧が下がります。※ PV一定だからです。そして、空気が吸われます。よって、選択肢 4 は誤りです。

正しい表現の一例は
『吸息時には、横隔膜が「収縮」し、胸腔の容積が増大する』となります。

参考　生化学まとめ　肺、気管支の機能と構造

図に示す正常ヒト体細胞の細胞周期に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. G₁期からS期への移行には、サイクリン依存性キナーゼが関与する。
2. G₁期にある細胞は、G₀期と比べてDNA量が4倍となっている。
3. DNA合成は、G₁期に起こる。
4. G₂期に損傷が認められたDNAは、M期に修復される。
5. 有糸分裂は、M期に起こる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は、正しい記述です。
種々のサイクリン及びサイクリン依存性キナーゼが存在し、細胞周期の各段階でそれぞれのタンパク質が関与します。

選択肢 2 ですが
G₁ 期はギャップ期の一部です。DNA量はまだ G₀ 期のままです。S期で２倍になります。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
合成は S 期です。ちなみに S はsynthesis の略です。

選択肢 4 ですが
細胞周期には、チェックポイントがいくつかあります。チェックポイントで異常が発見されると次の段階へは進みません。チェックポイントの１つが G₂/M チェックポイントです。従って、G２期に損傷が認められると M 期に進みません。つまり、M 期に修復されるわけではありません。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は、正しい記述です。
ちなみにMがMitotic の略です。有糸分裂の　という意味です。

以上より、正解は 1,5 です。
参考　生化学まとめ　体細胞分裂の機構、細胞内で情報を伝達する主要なタンパク質

図に示すグリコーゲン代謝及び解糖系(一部)に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 反応①において、グルコース1-リン酸は、グリコーゲンの加水分解により生じる。
2. 反応②によるグルコース6-リン酸の生成では、ATPが消費される。
3. 反応③では、ADPからATPが産生される。
4. 反応④を触媒する酵素は、肝臓に存在するが、骨格筋には存在しない。
5. 反応⑤を触媒する酵素の活性は、細胞内に過剰に蓄積したATPにより阻害される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
グリコーゲンから G1P の生成は、グリコーゲンホスホリラーゼによるリン酸との反応により生じます。従って、加水分解ではありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
G1P → G6P は、ホスホグルコムターゼにより変換されます。異性化酵素の一種による反応で、ATPは消費されません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
グルコースから G6P の生成では ATP を用います。つまり、ATP から ADP が産生されます。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4,5 は、正しい記述です。

以上より、正解は 4,5 です。
参考）生化学まとめ　グリコーゲンの役割

ヒトにおけるプリンヌクレオチドの分解過程に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. アデノシンをイノシンに変換する酵素の遺伝的欠損により、免疫不全が生じる。
2. イノシンをヒポキサンチンに変換する過程で、ATPが消費される。
3. グアノシン一リン酸(GMP)は、ヒポキサンチンを経てキサンチンに代謝される。
4. キサンチンが尿酸に変換される過程で、過酸化水素が生成される。
5. 尿酸は、二酸化炭素とアンモニアに分解されて排泄される。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は、正しい記述です。
アデノシンデアミナーゼ（ADA）欠損症のことです。

選択肢 2 ですが
ATPは消費されません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
GMP → グアノシン → グアニン → キサンチンと代謝されます。ヒポキサンチンを経ることはありません。よって、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は、正しい記述です。

選択肢 5 ですが
ヒトのプリン最終分解産物は尿酸です。尿酸が尿に排泄されます。さらに分解されるわけではありません。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DNAの塩基配列をジデオキシ法により解析し、図のような実験結果を得た。また、表(制限酵素一覧)を参照して、その配列中の制限酵素部位の同定を行った。

【ジデオキシ法の原理】

DNAポリメラーゼによる相補鎖DNA合成の際に、その基質である4種類のデオキシリボヌクレオチド三リン酸(dNTP：NはA、G、C又はT)に加え、4種類のジデオキシリボヌクレオチド三リン酸(ddNTP：NはA、G、C又はT)のうち、それぞれ1種類だけを用いて特異的にDNA合成を停止させる。

その結果、A、G、C又はTで特異的に終わる様々な長さのDNA断片が合成され、これら断片をポリアクリルアミドゲル電気泳動により分離することで、DNAの塩基配列を解読できる。

【実験方法】

鋳型DNA鎖にプライマーDNA断片を結合させ、dATP、dGTP及びdTTPと放射性同位体元素で標識したdCTPを加えた。この反応溶液にddATP、ddGTP、ddCTP又はddTTPを別々に加えて、標識相補鎖DNAを合成した。

次にこれら4種類の反応溶液をポリアクリルアミドゲル電気泳動に供じた。泳動後、乾燥したゲルをX線フィルムに密着させ、-80℃で一晩放置した。

【実験結果】

DNA断片は放射標識されていることから、X線フィルム上ではしご階段状の泳動像(オートラジオグラフィー)として検出された(図)。

X線フィルム上で解読したDNA配列及び実験方法に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. DNA伸長反応を停止させるddNTPには、3ʼの位置にヒドロキシ(OH)基が存在しない。
2. 5ʼ末端から5番目の塩基はチミン(T)である。
3. 3ʼ末端から4番目の塩基はグアニン(G)である。
4. EcoR Iにより認識・切断される配列が存在する。
5. Kpn Iにより認識・切断される配列が存在する。

　解 説　　　　　

ジデオキシ法のイメージは以下のようになります。

【用意するもの】
５’ーー３’プライマ   
３’ーーーーーー　　ATCGATCG　ーーーーーー５’　鋳型
「dATP,dGTP,dCTP,dTTP」 （A,G,C,Tで表現）と
「ddATP,ddGTP,ddCTP,ddTTP」（A’,G’,C’,T’と表現）。

【実験の結果】
５’ーー３’プライマ    T’
３’ーーーーーー　　ATCGATCG　ーーーーーー５’　鋳型

５’ーー３’プライマ    TA’
３’ーーーーーー　　ATCGATCG　ーーーーーー５’　鋳型

５’ーー３’プライマ    TAG’
３’ーーーーーー　　ATCGATCG　ーーーーーー５’　鋳型
・・・

といったように、A’,G’,C’,T’が挿入された部分で合成が停止した、様々な長さのDNA断片が合成されます。「短い」塩基ほど電気泳動によって、「陽極側」に、より流されます。

以上より、鋳型にくっつく塩基の順番は CGCGAATTCTGG　とわかります。（実験結果の図を陽極側からどのレーンにあるかを読んでいった　ということです。）そして、鋳型であったDNAの配列は、3’ 側から　GCGCTTAAGACC とわかります。これらをふまえ、各選択肢を検討します。

選択肢 1 は、正しい記述です。

選択肢 2,3 ですが
5’ 末端から 5 番目の塩基は A です。Tではありません。3’ 末端から 4 番目の塩基は C です。Gではありません。よって、選択肢 2,3 は誤りです。

選択肢 4 は、正しい記述です。
AATT
TTAA　という配列が存在します。

選択肢 5 ですが
GTAC
CATG　という配列はありません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 1,4 です。

ヒト免疫不全ウイルス(HIV)に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. HIVは、ゲノムとして二本鎖RNAをもつ。
2. HIVは宿主細胞表面のToll様受容体に結合し、細胞内に侵入する。
3. ウイルスがもつ逆転写酵素により生成したDNAは、宿主細胞の染色体に組み込まれる。
4. ウイルス表面に発現するノイラミニダーゼが、宿主細胞への吸着に必要である。
5. HIVは、CD4陽性T細胞に感染する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
HIV は「一本鎖RNA」をゲノムとして保有するウイルスです。二本鎖ではありません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
HIVは、細胞表面の CD4 という糖タンパク質に結合します。Toll 様受容体ではありません。よって、選択肢 2 は誤りです。

ちなみに、Toll 様受容体とは、動物の細胞表面にある受容体で自然免疫機構における、異物の感知を担っています。好中球、マクロファージ、樹状細胞などで発現しています。ちなみに、Toll　はドイツ語で”規格はずれな”の意味とのことです。

選択肢 3 は、正しい記述です。

選択肢 4 ですが
ノイラミニダーゼは「インフルエンザウイルス」が保有する酵素です。ウイルス増殖プロセスの中でも遊離する際に細胞表面の糖タンパク質を切断する役割を持つ酵素です。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は、正しい記述です。

以上より、正解は 3,5 です。

結核菌に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. 結核菌は、外毒素を菌体外へ分泌する。
2. 結核菌の細胞壁には、ペプチドグリカンやミコール酸が存在する。
3. 気道から侵入した結核菌は、肺で肺胞マクロファージに貪食され、そのマクロファージ内で増殖する。
4. 結核菌感染の既往の有無を調べるためのツベルクリン反応は、典型的なⅡ型アレルギーである。
5. 結核予防に用いられている生ワクチンBCG株は、ヒト型結核菌の弱毒株である。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
結核菌は、外毒素を分泌しません。※ただし、結核菌はグラム陽性菌の一種である抗酸菌に属します。意識して覚えておくとよいです。

選択肢 2,3 は、正しい記述です。
ミコール酸の存在については、抗結核菌薬であるイソニアジドのメカニズムがミコール酸の生合成阻害である点からも判断できるのではないでしょうか。また、結核菌はマクロファージ内で増殖　というのはぜひ覚えておくとよいです。

選択肢 4 ですが
ツベルクリン反応は、Ⅳ型アレルギー反応です。Ⅱ型ではありません。よって、選択肢 4 は誤りです。ちなみに、Ⅱ型は細胞傷害型、細胞融解型です。代表例は、溶血性貧血などです。

選択肢 5 ですが
BCGは、ウシ型結核菌の弱毒株です。ヒト型ではありません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

サイトカインに関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. IFN-γ(インターフェロン-γ)は、マクロファージを活性化して、その貪食能を増強させる。
2. エリスロポエチンは、主に脾臓で生合成・分泌される。
3. IL-2(インターロイキン-2)は、キラーT細胞の増殖及び分化を抑制する。
4. IL-4(インターロイキン-4)は、Th0細胞(0型ヘルパーT細胞)からTh1細胞(1型ヘルパーT細胞)への分化を促進する。
5. TGF-β(トランスフォーミング増殖因子-β)は、免疫抑制作用を示す。

　解 説　　　　　

サイトカインとは、免疫系細胞から分泌されるタンパク質の総称です。

選択肢 1 は、正しい記述です。

選択肢 2 ですが
エリスロポエチンは、腎臓で産生される糖タンパク質です。脾臓ではありません。よって、選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3,4 ですが
インターロイキンとは、白血球により分泌されるサイトカインの一種です。その中でインターロイキン２は、T細胞、B細胞、NK細胞などを「活性化」させる作用を持ちます。また、インターロイキン 4 は、Th「2」 細胞への分化に大きく寄与するとされています。よって、選択肢 3,4 は誤りです。

選択肢 5 は、正しい記述です。

以上より、正解は 1,5 です。
類題　９９－１１９

未知タンパク質Xを分離精製し、その特性を解析した。

問119

タンパク質Xを含む細胞抽出液(試料ア)をドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)及びサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により分析した。SDS-PAGEに際し、試料アにSDSと2-メルカプトエタノールを添加して前処理した(試料イ)。

図1のレーンAは分子量が25kDa、35kDa、40kDa、55kDaの4種の分子量マーカータンパク質を示し、レーンBは試料イを分離したときの泳動結果である。図2は精製したタンパク質X溶液(試料ウ)と上記の4種の分子量マーカータンパク質を混合して分離したときのクロマトグラムである。

以下の記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。

1. SDS-PAGEでは、試料イのようにタンパク質をSDSと2-メルカプトエタノールで酸化的に前処理することで分子量に基づいた分離が可能になる。
2. SDS-PAGEにおいて、タンパク質は陰極から陽極に向かって移動する。
3. タンパク質Xの分子量は、40kDaから55kDaの間である。
4. SECの固定相として、プロテインA固定化シリカゲルが用いられる。
5. SECによりタンパク質Xが単量体として溶出されるとき、そのピークは④である。

問120

精製したタンパク質Xは単量体で酵素活性をもち、その活性発現には補因子を必要としないことが判明した。次に、タンパク質Xに対する1種類のモノクローナル抗体(anti-X)をマウスを用いて作製した。

タンパク質Xの酵素活性、抗体作製及び細胞内局在の解析に関する記述のうち、正しいのはどれか。2つ選べ。ただし、精製の過程で酵素活性が失われることはなかった。

1. 試料イにおけるタンパク質Xの酵素活性は、試料アよりも高い。
2. タンパク質Xの比活性*は、試料アよりも試料ウにおいて高い。
3. anti-Xを産生するハイブリドーマの作製には、マウス骨髄腫細胞が用いられる。
4. anti-Xは、タンパク質X中の複数の異なるエピトープ(抗原決定基)を認識する。
5. anti-Xと試料イを用いたウエスタンブロット法により、タンパク質Xの細胞内局在を同定することができる。

*比活性：試料中のタンパク質の単位重量当たりの酵素活性

　解 説　　　　　

問119

選択肢 1 ですが
２ーメルカプトエタノールは、「還元」剤です。酸化的ではなく、還元的前処理です。この前処理で分子量に基づいた分離が可能になるという部分は適切です。

選択肢 2,3 は、正しい記述です。
SDS-PAGEでの泳動方向と極については頻出ですが、前処理で負電荷をタンパク質に付加する　という点をイメージできると思い出しやすいです。

選択肢 4 ですが
プロテインA固定化ゲルは免疫沈降法で用います。SECでの固定相ではありません。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
SECでは、分子量が小さい方が遅く出てきます。つまり、保持時間が長いということです。従って、順に１が55k、２がX、３が40k、４が35k、５が25k のピークと考えられます。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

問120

選択肢 1 ですが
試料イは、前処理済なので SDS で変性しています。精製の過程で失活はしていないとありますが一般的に、活性は低下すると考えられます。少なくともこの処理により酵素活性が高くなるとはいえません。よって、選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2,3 は、正しい記述です。

選択肢 4 ですが
anti-X はモノクローナルです。モノクローナルとは、認識するエピトープが単一　ということです。記述はポリクローナルに関するものです。よって、選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
細胞内局在の同定には、例えば目的タンパク質をコードする部分の遺伝子に蛍光タンパク質（GFP等）のコードを挿入した上で遺伝子を細胞内に導入し細胞培養した上で、蛍光を測定するといった手法を取ります。

ウエスタンブロットは、試料からタンパク質 X のみを検出する方法です。これでわかるのは「確かに試料には、タンパク質 X があるよ」ということです。細胞内のどこにあったか　はわかりません。よって、選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。