下図はヒトの眼球断面の模式図である。図の a ～ e に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. a にある筋肉の収縮・弛緩により、焦点を調節する。
2. b は、眼房水を産生し、眼圧の維持に関与する。
3. c は、血管のない透明な組織であり、光が透過する。
4. d には、桿体細胞と錐体細胞の 2 種類の視細胞が存在する。
5. e は、黄斑の中心窩である。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
水晶体の前方にある a は 虹彩 (こうさい) です。虹彩は「眼に入ってくる光の調節」を行っています。焦点の調節ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
レンズを上下に引っ張っているように見えるのが チン小帯で、チン小帯とつながっている b は毛様体です。毛様体は、眼房水を産生します。

選択肢 3 は妥当です。
c はレンズです。

選択肢 4 ですが
眼の外側の層は 3 層構造です。外側から「強膜 (眼球の前方は 角膜)」、「脈絡膜」、「網膜」です。d は最も外側なので「強膜」です。桿体細胞と錐体細胞が存在するのは網膜です。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
網膜には、視細胞が特に密集している「黄斑部（おうはんぶ）」があります。e よりも少し上の切れ目が入っているように見える部分です。 e は視神経乳頭 (盲点) です。選択肢 5 は誤りです。

以上より、問 112 の正解は 2,3 です。

類題 101-11
https://yaku-tik.com/yakugaku/101-011/

参考　生化学まとめ　眼、耳、鼻の機能と構造
https://yaku-tik.com/yakugaku/sk-1-11-1/

骨組織及び骨代謝に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 骨芽細胞は造血幹細胞に由来し、骨基質を分解する。
2. 破骨細胞は、アルカリホスファターゼを分泌する。
3. 副甲状腺ホルモンは、血漿中の Ca^2＋ 濃度を上昇させる。
4. カルシトニンは甲状腺ろ胞細胞から分泌され、骨吸収を亢進する。
5. 活性型ビタミン D₃ は、消化管からの Ca^2＋ 吸収を促進する。

　解 説　　　　　

選択肢 3,5 を確実に正しいと判断したい問題です。

選択肢 1 ですが
骨基質を「分解」するのは破骨細胞です。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
アルカリホスファターゼを多量に含有し、分泌するのは「骨芽細胞」です。ちなみに破骨細胞は「酸性」ホスファターゼを分泌します。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
副甲状腺ホルモンは、血中 カルシウム濃度 を上昇させる方向に作用します。

選択肢 4 ですが
カルシトニンは、甲状腺「傍ろ胞」細胞から分泌されます。甲状腺「ろ胞」細胞ではありません。また、カルシトニンは骨吸収を「抑制」し、血中 カルシウム濃度を下降させる方向に作用します。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
活性型ビタミン D₃ は、消化管からの カルシウム吸収を促進し、血中カルシウム濃度を上昇させる方向に作用します。

以上より、正解は 3,5 です。

ケトン体に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. アセチル CoA とマロニル CoA から産生される。
2. グルコースに代わるエネルギー源となる。
3. 3 – ヒドロキシ酪酸、α – ケトグルタル酸及びアセト酢酸の 3 つの分子を指す。
4. 主に肝臓で作られて、血流を介して各組織に運ばれる。
5. 細胞に取り込まれて糖新生の原料となる。

　解 説　　　　　

【ケトン体の基礎知識】
ケトン体は、脂肪酸代謝過程で生じる化合物の総称で、具体的にはアセト酢酸、3 – ヒドロキシ酪酸、アセトンの総称という理解で OK です。

選択肢 1 ですが
ケトン体は「アセチル CoA」から産生されます。アセチルCoA の末端にさらに COOH が伸びたのが マロニル CoA です。マロニル CoA から産生されるわけではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 は妥当です。
通常、脳のエネルギー源はグルコースですが、絶食などにより肝臓のグリコーゲンが枯渇すると、肝臓でアセチル CoA から合成されるケトン体も利用されるようになる、という流れが一例です。

選択肢 3 ですが
α ー ケトグルタル酸ではありません。αーケトグルタル酸が「アセトン」であれば、正しい選択肢ですが、選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
各組織の一例が脳です。

選択肢 5 ですが
糖新生は、グルコース補給不足の環境において、肝臓のグリコーゲン貯蔵もなくなった時などに、乳酸、アミノ酸、オキサロ酢酸といった糖質以外からグルコースを合成することです。ケトン体が糖新生の原料になるわけではありません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,4 です。

ペニシリン耐性の黄色ブドウ球菌が発現する β – ラクタマーゼを精製し、反応速度論的解析を行った。β – ラクタマーゼの反応は以下のミカエリス・メンテン式に従うものとする。

異なる濃度のペニシリンを含む 10 mL の反応液中に 1 ng の β -ラクタマーゼを加え、反応生成物の量を測定したところ、ペニシリン濃度 ([S]) と 1 分間に生じる反応生成物の量 (v) の関係は図 1 のようになった。

また、ペニシリン濃度の逆数 (1/[S]) と 1 分間に生じた反応生成物量の逆数 (1/v) をプロットしたところ、図 2 のようになり、回帰直線の式は

であった。

以下の記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。なお、測定中のペニシリン濃度の低下は無視できるものとする。

1. β – ラクタマーゼは、酸化還元酵素である。
2. 反応液中の β – ラクタマーゼを 2 ng にしても、単位時間あたりの反応生成物量は変わらない。
3. この酵素の V_max の値は 0.067 nmol/mL・min (有効数字 2 桁) である。
4. この反応系に競合阻害薬を加えて実験した場合、見かけ上の K_m は 5.0 μmol/L より大きくなる。
5. この反応系に非競合阻害薬を加えて実験した場合、図 2 の回帰直線の傾きは小さくなる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
β ー ラクタマーゼは、β－ラクタムを加水分解する酵素なので「加水分解酵素」です。「酸化還元酵素」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
基質濃度を上げれば上げるほど 単位時間あたりの反応生成物量が上がる場合には変わらないのですが、基質濃度が高まり飽和している状態で酵素の量を増やせば、単位時間あたりの反応生成物量は増えると考えられます (下図参照)。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
Vmax は、[S] が十分大きい時の v です。ある程度 [S] が大きくなったら飽和して v は変化しないので、[S] をとてつもなく大きくした場合を考えると、1/[S] ≒ 0 です。従って、回帰直線の式は1/v = 15.0 に近似できます。

1/v = 15 を解くと v = 0.066…なので、有効数字 2 桁、つまり 0 でない数が出てきてから 3 桁目で四捨五入すれば、0.067 を得ます。

選択肢 4 は妥当です。
競合阻害薬を入れるので、図 1 のプロットを滑らかにつないだ曲線が「右方向に平行移動」します。すると、ミカエリス定数 Km、すなわち「Vmax/2 となる [S]」 も右側へ移動するので、見かけ上 Km が大きくなります。

選択肢 5 ですが
非競合阻害薬を加えた場合、図 2 の直線は「x 切片は変化せず、傾きは大きくなり、y 切片も大きく」なります。知識としておさえておきたい内容です。選択肢 5 は誤りです。

以上より、問 115 の正解は 3,4 です。

参考　酵素反応、拮抗阻害、非拮抗阻害
https://yaku-tik.com/yakugaku/bk-4-1-9/

プリオン病では、プリオンタンパク質 (PrP) の感染性を有した異常型が蓄積する。プリオンタンパク質の特徴として、正常型である PrP^c と異常型である PrP^Sc が相互作用 (会合) すると、正常型が異常型へと変換されることが知られている。

図 1 は NMR により解析された PrP^c の立体構造、図 2 は PrP^Sc の仮想の立体構造をそれぞれ安定な二次構造をわかりやすくリボン図で描いている。なお、図中には示されていないが、PrP^c の C 末端には GPI アンカーが付加されている。

図3は、PrP の遺伝子配列から予想される翻訳産物をアミノ酸の一文字表記で示している。アミノ酸配列のうち、プロリン残基は黒点 (●) で、グリシン残基は 2 重下線で示している。

以下の記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 図 2 に示す PrP^Sc は、図 1 に示す PrP^c に比べて β シート構造が多い。
2. β シート構造の安定性は、並行するペプチド鎖間で形成されるジスルフィド (S－S) 結合によっている。
3. 図 3 に示す PrP に点在するプロリンは、その環状構造により二次構造の形成とその規則性に影響を与えている。
4. 図 3 に示す PrP に多く存在するグリシンは、特定の二次構造からループ構造への変化を妨げる要因となっている。
5. PrP^c において GPI アンカーが結合するアミノ酸残基は、図 3 で 1 番目のメチオニンである。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
β シート構造は、図における 「→」 で表されている部分構造です。図 2 の方が多く見られます。

選択肢 2 ですが
β シート構造の安定性は、並行するペプチド鎖間で形成される「水素結合」によっています。「ジスルフィド (S – S) 結合」ではありません。ちなみにですが、α ー ヘリックス構造の安定性も、水素結合由来です。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
ちなみにですがプロリンは、グリシンと共に二次構造に影響を与える「二次構造ブレイカー」と呼ばれることがあります。

選択肢 4 ですが
グリシンは分子量が小さいアミノ酸なので、小回りがきいた構造を作りやすいのではないかと推測できるのではないでしょうか。グリシンは二次構造ブレイカーの 1 つとして知られており、二次構造 → ループ構造を 促進する要因とされています。「二次構造からループ構造…変化を妨げる要因」ではないと考えられます。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
GPI アンカーとは、細胞表面に存在する、タンパク質を細胞膜につなぎ止める錨 (アンカー) の役割を担う「糖脂質」です。GPI は「グリコシル ホスファチジル イノシトール：glycosyl phosphatidyl inositol」の略です。

GPI アンカーは、その構成要素である「3 つ存在するエタノールアミンリン酸のうち 1 つ」が、「タンパク質のカルボキシル基側 (つまり、問題文にもあるように “C 末端” )」とアミド結合します。

そして、アミノ酸配列表は N 末端から C 末端に向けて、左から右に記載します。従って、図 3 における253 番目の G：グリシン と GPI アンカーが結合すると考えられます。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 1,3 です。

ちなみに
GPI アンカーとつながる GPI アンカータンパク質の欠損は、指定難病の 1 つ「発作性夜間ヘモグロビン尿症 PNH：paroxysmal nocturnal hemoglobinuria」の病態の本質です。

抗体とそのクラススイッチに関する記述のうち、誤っているのはどれか。1 つ選べ。

1. クラススイッチは、抗体可変部の遺伝子再編成の後に B 細胞で生じる。
2. 最初に産生される抗体のクラスは、IgM である。
3. クラススイッチにより変化する領域は、重鎖 (H鎖) に存在する。
4. すべての抗体のクラススイッチは、転写産物である RNA の選択的スプライシングの違いで生じる。
5. クラススイッチは、T 細胞との細胞間相互作用やサイトカインにより制御される。

　解 説　　　　　

【クラススイッチの基礎知識】
クラススイッチは、免疫グロブリンの定常領域が、可変部を変えずに  IgM (最初に生成されるクラス) から 他のクラスに変換される現象のことです。具体的には 免疫グロブリンの定常領域を コードしている DNA の一部が酵素により切断されることで実現されます。

ヒトの免疫グロブリン分子は、B 細胞で生成され、H 鎖及び L 鎖と呼ばれるタンパク質で構成されます。クラススイッチで変化する定常部は、H 鎖に存在します。

誤っている記述を 1 つ選ぶ問題なので、「すべての…」ではないだろう、と考えて選択肢 4 を選べばよいです。本問題の演習を通じ「クラススイッチ」について理解を深めましょう！

以上より、問 117 の正解は 4 です。

類題　国家総合職　化生薬　H28 no76　免疫グロブリン分子の多様性
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-28-76/

炎症に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 発赤は、炎症の兆候の一つで、赤血球が血管外に浸潤する現象である。
2. 補体成分の C3b と C5b は、肥満細胞からヒスタミンを遊離させるアナフィラトキシンである。
3. P-セレクチンは、血管内皮細胞の表面に発現し、白血球の炎症部位への動員に関わる。
4. Toll 様受容体は、主に炎症後期に線維芽細胞の活性化に関わり組織修復を促す。
5. 炎症時には、肝臓での C 反応性タンパク質の産生が亢進する。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
記述前半は妥当です。発赤 (ほっせき/はっせき) は、皮膚が著しく赤くなることです。ちなみに「発赤、熱感、腫脹、疼痛」を「炎症の４兆候」といいます。

記述後半ですが、炎症は異物に対する白血球による防御反応です。「赤血球が血管外に浸潤」するのは「出血」です。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
C3a,C4a,C5a がアナフィラトキシンと呼ばれます。「C3b、C5b」ではありません。選択肢 2 は誤りです。(105-117 既出)。

選択肢 3 は妥当です。
セレクチンは、レクチンの一種です。レクチンとは、糖鎖結合能を有するタンパク質の総称です。セレクチンは、白血球と血管内皮細胞の接着に関与します。

選択肢 4 ですが
Toll 様受容体 は T 細胞の表面に発現し、病原体由来の様々な分子を認識します。「好中球やマクロファージによる自然免疫に関与」し、時期は炎症の「初期」と考えられます。「炎症後期…組織修復を促す」ではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
炎症時の C 反応性タンパク質産生亢進に関する記述です。

以上より、正解は 3,5 です。

参考　国家総合職 R2 問92　補体系
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-r2-92/

2 種類の染色法を用いて細菌 A について調べた。染色法 1 (グラム染色) では明瞭な染色像が観察されなかったため、染色法 2 (抗酸染色) での染色を行ったところ、染色法 2 では陽性であった。染色法 1、2 の染色操作を図に示した。

細菌 A とこれらの染色法に関する記述のうち、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 細菌 A は、ペプチドグリカン層に加えて染色法 1 での染色に抵抗性の細胞壁成分を持っている。
2. ペプチドグリカン層が厚い細菌では、クリスタルバイオレットとルゴール液でつくられた色素がエタノールで除去される。
3. 高級脂肪酸やワックスに富む細胞壁成分を持つ細菌は、染色法 2 で染色されない。
4. 細菌 A の細胞壁は、融点の低い脂質に富んでおり、加温すると石炭酸フクシンの透過性が増す。
5. 染色法 1 の陽性細菌は青紫色、染色法 2 の陽性細菌は赤色に染まる。

　解 説　　　　　

【グラム染色の基礎知識】
細菌は、形態によって、球菌、桿菌、らせん菌に分類されます。また、グラム染色によって、グラム陽性菌とグラム陰性菌に分類されます。

グラム陽性は青紫色に、グラム陰性は、赤色に染色されます。これは細胞の外側の構造の違いを反映しています。共通構造として、ペプチドグリカンがあります。グラム陰性菌ではこのペプチドグリカン層が薄い代わりに、外膜と呼ばれる膜があります。外膜には、内毒素であるリポ多糖を含みます。ちなみに、細胞質膜と外膜の間はペリプラズムと呼ばれます。

選択肢 1 は妥当です。
細菌 A が何であれ、ペプチドグリカン層は有すると考えられます。また、問題文から明瞭な染色像が観察されなかったとあるため、染色に抵抗性の細胞壁成分を有すると思われます。

選択肢 2 ですが
ペプチドグリカン層が「薄い」グラム陰性菌では、グラム染色における脱色過程において、色素がエタノールで除去されます。「厚い」細菌ではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
選択肢 1 に記述があった「グラム染色に抵抗性の細胞壁成分」というのが、具体的にはロウ性脂質が多いという組成です。つまり、選択肢 3 の「高級脂肪酸やワックスに富む細胞壁成分を持つ細菌」は、グラム染色抵抗性です。従って、染色法「１」で染色されません。「２」ではありません。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 ですが
結核菌などの抗酸菌細胞壁の特徴は、分子量の大きな脂肪酸であるミコール酸を含むことです。脂肪酸の融点は不飽和よりも飽和が高く、また、分子量が大きいほど高い傾向があります。従って、細菌 A の細胞壁は「融点の低い脂質に富んでいる」わけではないと考えられます。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
グラム陽性は青紫です。また、抗酸染色によって陽性であれば赤 (ピンク) に染まります。

以上より、正解は 1,5 です。

類題 107-119 細菌の細胞表面構造
https://yaku-tik.com/yakugaku/107-119/