心筋の興奮と収縮に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 洞房結節に生じた電気的興奮は、心房内を伝わり房室結節を経て心室筋へと伝わる。
2. 電位依存性 K^＋ チャネルの活性化により、心室筋に脱分極が生じる。
3. 心室筋の脱分極に伴って増加した細胞内の Ca^2＋ がトロポニンに結合することによって、心室筋が収縮する。
4. 心室筋の脱分極によって、P 波が心電図に記録される。
5. 心拍数を増加させる心臓血管中枢からのシグナルは、迷走神経を介して伝わる。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
ペースメーカーとして自律的に興奮するのが、右心房上部の洞房結節です。

選択肢 2 ですが
心室筋の脱分極に対応するのは、心電図の QRS 波部分です。これは Na^＋ チャネルの開口 (活性化) によるものです。「K^＋ チャネル」ではありません。選択肢 2 は誤りです。

参考：心電図イメージ

選択肢 3 は妥当です。
心室筋収縮についての記述です。

選択肢 4 ですが
心室筋の脱分極と対応するのは QRS 波です。P 波ではありません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 ですが
心臓血管中枢は 延髄にあります。中枢から 心拍数を増加させるシグナルを伝達するのは 交感神経系です。

一方、迷走神経についてですが「採血等で、迷走神経反射 (迷走神経系の一部が活性化) による一時的血圧低下等でめまいや失神がおきる」事例を想起できるとよいです。迷走神経系は副交感神経系に属します。

従って「心臓血管中枢からのシグナルは、迷走神経を介して伝わる」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 1,3 です。

参考　心臓の機能と構造
https://yaku-tik.com/yakugaku/sk-1-5-1/

甲状腺ホルモン (T₃、T₄) はヨウ素を含むアミノ酸誘導体であるが、アミノ酸から直接作られるのではない。甲状腺濾胞における生合成過程では、タンパク質のチログロブリンが前駆物質となる。

下図は、甲状腺濾胞において T₃、T₄ が作られるまでに、チログロブリンが移動する流れを示したものである。チログロブリンは甲状腺濾胞上皮細胞で作られてからコロイド中に分泌され、再び甲状腺濾胞上皮細胞に取り込まれ、最終的に T₃、T₄ が濾胞外に分泌される。

図中の1～5のうち、チログロブリンのヨウ素化反応が行われる場所はどれか。1 つ選べ。

　解 説　　　　　

過去問等で類題が見られず、当てずっぽうで選ぶことになってもしょうがない問題と思われます。チログロブリンのヨウ素化反応が行われるのは、選択肢 3 のコロイドです。

以上より、正解は 3 です。

ちなみにですが
濾胞細胞間には豊富な毛細血管が走っており、血中から 甲状腺濾胞細胞へのヨウ素取り込みはナトリウム・ヨウ素共輸送体 (NIS)、 濾胞細胞からコロイド側へのヨウ素移動は ベンドリン というトランスポータを介して、それぞれ輸送されます。

幹細胞に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. 造血幹細胞は、単能性幹細胞である。
2. 組織幹細胞は、非対称な細胞分裂をしない。
3. 人工多能性幹細胞 (iPS 細胞) は、成体の体細胞に複数の遺伝子を導入し、分化状態を初期化することにより作製される。
4. 胚性幹細胞 (ES 細胞) は、初期胚の内部細胞塊から樹立される。
5. ES 細胞は、全能性を持つ。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
単能性とは「一つにしか分化しない」という意味です。造血幹細胞が、赤血球、白血球、血小板といった様々な血液細胞に分化できることは基礎知識です。従って「造血幹細胞は、単能性」ではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
「組織幹細胞の細胞分裂の対称性」について知っていたり、意識して学んできた人はそれほどいないと思われます。

本選択肢の考え方としては、仮に非対称な細胞分裂をしないとすると…? とするのが一例としてあげられます。すなわち、組織幹細胞は非対称な細胞分裂をしない → きれいに半分ずつ分かれる形式の細胞分裂しかしない　と仮定してみます。

すると、様々な組織に分化できないのではないか…? → 正しい記述ではない と推測できるのではないでしょうか。本番での考え方の一例として、参考になれば幸いです。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
iPS 細胞の作製方法についての記述です。

選択肢 4 は妥当です。
ES 細胞の作製方法についての記述です。

選択肢 5 ですが
ES 細胞は、あらゆる細胞に分化できる多能性を有しますが、完全な個体を形成できる能力である全能性は有していません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 3,4 です。

類題 105-14
https://yaku-tik.com/yakugaku/105-014/

参考　細胞の多様性と幹細胞の性質
https://yaku-tik.com/yakugaku/kise-5-3/

ヒトにおける脂肪酸の生合成に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. ミトコンドリアで行われる。
2. アシル鎖の伸長過程で、補酵素として NADH が利用される。
3. クエン酸により促進される。
4. アセチル CoA を前駆物質としてリノール酸が合成される。
5. アセチル CoA をマロニル CoA に転換する反応が律速段階である。

　解 説　　　　　

選択肢 1 ですが
ミトコンドリアで行われるのは、脂肪酸の分解 (β 酸化反応) です。脂肪酸の生合成においてミトコンドリアは関与していますが「生合成が行われる場所」は「細胞質」や「小胞体」が妥当と考えられます。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2 ですが
脂肪酸の生合成において補酵素として利用されるのは「NADPH」です。「NADH」ではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 は妥当です。
クエン酸は、アセチル CoA カルボキシラーゼ (ACC) をアロステリックに活性化します。この選択肢の正誤は後回しにして、他の選択肢から消去法で考えるとよいです。

選択肢 4 ですが
リノール酸は代表的な必須脂肪酸です。必須脂肪酸とは、体内で合成できないため食事から摂取する必要がある脂肪酸です。従って、リノール酸は生合成できません。選択肢 4 は誤りです。

選択肢 5 は妥当です。
脂肪酸の生合成における律速段階は、アセチル CoA → マロニル CoA の部分です。

以上より、正解は 3,5 です。

参考　脂肪酸の生合成経路
https://yaku-tik.com/yakugaku/sk-4-1-3/

コラーゲンは、下図に示すように、ポリペプチド鎖 (コラーゲン単量体) の 3 本が、らせん状に絡み合って三重らせん構造 (コラーゲン三量体) を形成する。

図上段に示すように、単量体ポリペプチド鎖のアミノ酸配列では、3 個おきにグリシン残基 (Gly) が配置する。X はプロリン (Pro) の翻訳後修飾で生じたアミノ酸である。

このコラーゲンに関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. コラーゲンの三重らせん構造は、α – ヘリックスである。
2. X は、ヒドロキシ化されたプロリンである。
3. グリシン残基が繰り返し存在することが、三重らせん構造の形成に重要である。
4. ビタミン C は、コラーゲン産生細胞の核内に入り、コラーゲン遺伝子の転写を促進する。
5. コラーゲン三量体は、細胞内の細胞骨格を構成することにより組織の強度を保つ。

　解 説　　　　　

選択肢 1,4,5 を誤りと判断して消去法で解きたい問題です。

選択肢 1 ですが
コラーゲンの構造上の特徴は、3 重ヘリックス (3 つあみ) 構造です。α – ヘリックスは、一本のポリペプチドからなる構造です。従って、コラーゲンの三重らせん構造は、α – ヘリックスではありません。選択肢 1 は誤りです。

選択肢 2,3 は妥当です。

選択肢 4 ですが
ビタミン C は、プロリンやリシンの水酸化酵素の補酵素としてコラーゲン合成に関与します。核内で転写促進す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 ですが
細胞骨格とは、細胞質内の繊維状構造です。細胞の形態を保持したり、運動に必要な力を発生させる役割を担っています。細胞骨格は、微小管、中間径フィラメント、アクチンフィラメントなどで構成されています。

一方、コラーゲンは、細胞の外にある物質である細胞外マトリックス分子 の代表例です。「コラーゲン三量体は…細胞骨格を構成」ではありません。選択肢 5 は誤りです。

以上より、正解は 2,3 です。

類題 国家総合職 H28 no71
https://yaku-tik.com/yakugaku/km-28-71/

参考　細胞外マトリックス分子
https://yaku-tik.com/yakugaku/sk-2-5-2/

図 1 に示す DNA の塩基配列は、ある遺伝子のセンス鎖の一部で、転写・翻訳されるときの読み枠は配列の下に示されている。

この塩基配列中＊印のシトシン残基 2 ケ所に脱アミノ反応が生じた。変化したヌクレオチド残基が修復されずに塩基配列の変異が 2 ケ所とも固定した。ただし、フレームシフト変異は起きていない。

変異した DNA が転写・翻訳されてできるタンパク質の当該部分のアミノ酸配列はどれか。1 つ選べ。

図 2 にコドン対応表を示す。

1. Thr – Glu – Arg
2. Ile – Glu – Cys
3. Thr – Glu – Cys
4. Leu – Glu – Trp
5. Ile – Glu – Arg

　解 説　　　　　

【シトシンの脱アミノ化】
シトシンの脱アミノ化でウラシルができます。

従って
変異した後の塩基配列は 『AUTGAAUGT』 ・・・(1) です。

【センス鎖配列から翻訳】
センス鎖は、DNA の二本鎖のうち mRNA (メッセンジャー RNA) の配列とほぼ同じ塩基配列を持つ方の鎖です。T → U とすれば mRNA と同じ配列になります。ちなみに、もう一方の鎖がアンチセンス鎖です。転写の際の鋳型となるのは、アンチセンス鎖の方です。

(1) の配列を T → U に読み変えると
『AUUGAAUGU』・・・(2) です。

(2) を 図 2 で翻訳すれば
「Ile、Glu、Cys」とわかります。

以上より、正解は 2 です。

細胞周期は有糸分裂と細胞質分裂が起こる分裂期 (M 期) と間期に分けられ、間期はさらに G₁ 期、S 期、G₂ 期に分けられる。

増殖中の細胞集団の細胞に対して、DNA 結合性蛍光色素で細胞を標識した。このとき蛍光強度は細胞内DNA 量を反映する。個々の細胞の蛍光強度を測定したところ、相対蛍光強度と細胞数の関係は下図のようになった。

G₂ 期の細胞はどこに分布するか。1 つ選べ。

1. 領域 A
2. 領域 B
3. 領域 C
4. 領域 A と領域 B
5. 領域 A と領域 C

　解 説　　　　　

S 期を経て DNA 量が倍増するので、S 期よりも前の時期である G₁ 期の細胞は 相対蛍光強度が 1 の領域に、S 期よりも後の 時期である G₂ 期の細胞は 相対蛍光強度が 2 である領域 C にそれぞれ分布します。

DNA 合成途中である S 期の細胞は、時期によって 相対蛍光強度 1 ~ 2 に幅広く分布します。

つまり
領域 A は G₁ 期
領域 B は S 期
領域 C は G₂ 期　に対応しています。

以上より、正解は 3 です。

参考　細胞の増殖と死
https://yaku-tik.com/yakugaku/kise-4-1/

マクロファージをリポ多糖で刺激して得た培養液を採取し、この培養液中のサイトカイン X の濃度をサンドイッチ ELISA (Enzyme – linked immunosorbent assay) 法で定量することにした。

各試料をマイクロプレートに採取し反応を行った後、450 nm の吸光度を測定した。サイトカイン X の標準物質を用いて標準曲線 (検量線) を作成したところ、下図のようになった。

この測定に関する記述として適切なのはどれか。2 つ選べ。

1. この培養液の測定値が吸光度 1.5 であった場合、培養液を希釈して再測定することが必要である。
2. 10 倍希釈した培養液の測定値が吸光度 0.6 である場合、もとの培養液中のサイトカイン X 濃度は約 600 pg/mL である。
3. 培養液に含まれる別のサイトカイン Y を測定するためには、サイトカイン X の測定とすべて同じ抗体を利用できる。
4. サンドイッチ ELISA 法では抗原に対する 2 種類の抗体が使われるが、それぞれの抗体が認識するエピトープは異なる。
5. この培養液の測定で発色が検出限界以下だった場合、標準曲線 (検量線) の測定の場合よりも反応時間を長めにしてもよい。

　解 説　　　　　

選択肢 1 は妥当です。
検量線を引いている範囲 (吸光度 0 ~ 0.95 程度まで) をかなり超えているため、単純に吸光度とサイトカイン X の濃度が比例関係にあるかわかりません。そのため、培養液を例えば 3 倍や 5 倍に希釈して再測定することが必要と考えられます。

選択肢 2 ですが
「10 倍希釈した培養液の測定値が吸光度 0.6 → 検量線から 濃度が 600 pg/mL」だったのであれば、もとの培養液中の濃度はその 10 倍です。つまり、6000 pg/mL です。「もとの…サイトカイン X 濃度は 約 600 pg/mL」ではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 3 ですが
抗原抗体反応なので、X の測定で用いる抗体は X にのみ反応します。別のサイトカイン Y を測定するためには、Y に対応した別の抗体が必要です。「サイトカインＸの測定とすべて同じ抗体を利用できる」という記述は不適切です。選択肢 3 は誤りです。

選択肢 4 は妥当です。
サンドイッチ法なので、2 種類の抗体は 別の場所を認識する抗体です。

選択肢 5 ですが
検量線を作成する際と、未知試料を測定する際は、すべての反応条件を完全に一致させる必要があります。「反応時間を長めにしてもよい」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 1,4 です。

細菌毒素に関する記述として、正しいのはどれか。2 つ選べ。

1. リポ多糖は、グラム陰性菌外膜の構成成分であり、多糖部位に免疫刺激作用がある。
2. スーパー抗原は、B 細胞受容体と非特異的に結合して抗体産生を抑制する。
3. ストレプトリジン O は、化膿レンサ球菌から産生され、コレステロールと結合して宿主の細胞膜に孔をあける。
4. ベロ毒素は、百日咳菌から産生され、咽頭粘膜と結合して偽膜を形成する。
5. 破傷風毒素は、運動神経の終末部から取り込まれ、脊髄まで運ばれる。

　解 説　　　　　

※正解が 3 つある問題とされました。
選択肢 1,3,5 が正解です。

選択肢 2 ですが
スーパー抗原とは、T 細胞を非特異的に多数活性化させ、多量のサイトカインを放出させる抗原のことです。黄色ブドウ球菌などによって産生されます。「B 細胞受容体」と非特異的に結合するわけではありません。選択肢 2 は誤りです。

選択肢 4 ですが
ベロ毒素を産生するのは、腸管出血性大腸菌です。「百日咳菌」ではありません。選択肢 4 は誤りです。

以上より、正解は 1,3,5 です。
※正解が 3 つある問題とされました。