共通テスト(理科) 過去問
令和4年度(2022年度)本試験
問144 (生物(第5問) 問3)

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問題

共通テスト(理科)試験 令和4年度(2022年度)本試験 問144(生物(第5問) 問3) (訂正依頼・報告はこちら)

次の文章を読み、後の問いに答えよ。

a被子植物は、植物の中で最も多様化している。この理由の一つは、動物を利用することで花粉をほかの個体の柱頭へと付着させ、b有性生殖によって子孫を残す効率を高めることができる仕組みを獲得したためである。例えば、被子植物に見られる多様な花の色や模様は、花粉を運ぶ動物(送粉者)に花の存在や、餌となる蜜や花粉のありかを知らせることで、送粉者を効率よく誘引することに役立つ特徴である。
被子植物の主要な送粉者である昆虫は、ヒトが感知できない花の色や模様を目印に訪花する。これは、ヒトと昆虫とではc視細胞の発生過程が異なるだけでなく、d昆虫は紫外線を感知できる視細胞を持つためである。このように、私たちヒトが感知できない情報のやり取りも、生物の多様化に関与している。

下線部cに関連して、ショウジョウバエの眼は、複数の個眼から構成される複眼であり、各個眼には視細胞としてR1〜R8の光受容細胞が1個ずつある。8個の光受容細胞はR1〜R6、R7、R8の3種類に大別され、それぞれ異なる波長の光に反応する。遺伝子Xが働かない変異体Xと、遺伝子Yが働かない変異体Yでは、R1〜R6とR8は正常に分化するが、R7は分化しなくなる。遺伝子Xと遺伝子Yに関する次の考察を導くための実験として適当でないものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

将来R7になる細胞において遺伝子Xからつくられるタンパク質Xが、R8において遺伝子Yからつくられるタンパク質Yの受容体として働き、R7の分化が誘導される。
  • タンパク質Xが細胞のどこに存在するかを調べる。
  • 遺伝子XのmRNAがどの細胞で転写されているかを調べる。
  • 遺伝子Xの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。
  • 遺伝子Yの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。
  • タンパク質Xが遺伝子Yの転写調節領域に結合するかを調べる。

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この過去問の解説 (3件)

01

各選択肢について、問題文の考察を得るために必要な実験になっているかどうかをみていきます。
なお、この問題は適当でないものを選ぶことに注意しましょう。
 

選択肢1. タンパク質Xが細胞のどこに存在するかを調べる。

適当です。
タンパク質Xが将来R7になる細胞にあることを確認する必要があります。

選択肢2. 遺伝子XのmRNAがどの細胞で転写されているかを調べる。

適当です。
遺伝子XのmRNAの局在を調べることで、遺伝子Xが発現している(=タンパク質Xが作られている)細胞を特定することができます。

選択肢3. 遺伝子Xの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

適当です。
遺伝子Xの発現を阻害することで、どの細胞で遺伝子XがR7の分化に影響しているのかが分かります。問題文の考察になるためには、R7になる予定の細胞で遺伝子Xが阻害されるとR7への分化が抑制される結果を得る必要があります。

選択肢4. 遺伝子Yの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

適当です。
遺伝子Yの発現を阻害することで、どの細胞で遺伝子YがR7の分化に影響しているのかが分かります。問題文の考察になるためには、R8で遺伝子Yが阻害されるとR7の分化が抑制される結果を得る必要があります。

選択肢5. タンパク質Xが遺伝子Yの転写調節領域に結合するかを調べる。

不適です。※この選択肢が問題の答えになります。
タンパク質Xが遺伝子Yの転写調節領域に結合するとすると、タンパク質Xは遺伝子Yの調節タンパク質の可能性があります。

今回は、タンパク質Xがタンパク質Yの受容体であるという結果を得たいので、不適となります。

問題文の考察になるには、タンパク質XとYの細胞内外の局在や、結合性を調べる必要があります。

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02

この問題では、まず「示したい考察が何を意味しているか」を整理すると解きやすいです。

タンパク質XがR8にあるタンパク質Yの受容体として働き、R7の分化を誘導する。

イメージとしては、

R8:タンパク質Y→R7:タンパク質XがYを受け取る→R7の分化

という関係を証明したいです。

これをもとに各選択肢を見ていきましょう。

選択肢1. タンパク質Xが細胞のどこに存在するかを調べる。

もしタンパク質XがR7になる細胞の細胞膜に存在していれば、R8から出されるタンパク質Yを受け取る受容体として働いている可能性があります。

よって、この選択肢は適切です。

選択肢2. 遺伝子XのmRNAがどの細胞で転写されているかを調べる。

遺伝子XがR7になる細胞で働いているなら、遺伝子XのmRNAがその細胞で作られていることが期待されます。

よって、この選択肢は適切といえます。

選択肢3. 遺伝子Xの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

もしR7になる細胞でXの働きを止めたときだけR7が分化しなくなるなら、XがR7の分化に必要だと考えられます。

よって、この選択肢は適切といえます。

選択肢4. 遺伝子Yの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

考察では、R8にあるタンパク質YがR7の分化を誘導すると考えています。

そのため、R8でYの働きを止めるとR7が分化しなくなるのであれば、考察を支持する証拠となります。

よって、この選択肢は適切といえます。

選択肢5. タンパク質Xが遺伝子Yの転写調節領域に結合するかを調べる。

考察では、タンパク質Y→タンパク質Xが受容体として受け取るという関係を考えています。

つまり、タンパク質Xは「タンパク質Yを受け取る受容体」として働くのであって、遺伝子Yの転写を調節するタンパク質とは考えていません。

よって、この選択肢は不適当といえます。

まとめ

「受容体」と「転写調節」は、別物です。

・受容体→細胞外などから来たシグナルを受け取る。

・転写調節→遺伝子からmRNAをつくる過程を調節する。

今回の問題では、「タンパク質Xがタンパク質Yの受容体」という話なので、XがYの遺伝子の転写を調節するかを調べる選択肢が誤りとなります。

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03

この問題は、「タンパク質XがR7細胞に存在する受容体として働き、タンパク質Yからの情報を受け取ってR7の分化を誘導する」という仮説を検証するために、どのような実験が必要かを問う問題です。

 

仮説では、

タンパク質Xは将来R7になる細胞に存在する

タンパク質Xは受容体として働く

タンパク質YはR8でつくられる

タンパク質Yがタンパク質Xに結合することでR7の分化が起こる

と考えられています。

 

この問題では、適当でないものを選ぶことに注意しましょう。

選択肢1. タンパク質Xが細胞のどこに存在するかを調べる。

適当なため、不正解です。

 

タンパク質Xが受容体として働くのであれば、細胞膜などの適切な場所に存在している必要があります。

タンパク質Xの存在場所を調べることは、仮説の検証につながります。

選択肢2. 遺伝子XのmRNAがどの細胞で転写されているかを調べる。

適当なため、不正解です。

 

仮説では、タンパク質Xは将来R7になる細胞でつくられると考えられています。

そのため、遺伝子XのmRNAがどの細胞で発現しているかを調べることは、仮説の検証に有効です。

選択肢3. 遺伝子Xの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

適当なため、不正解です。

 

もしR7になる細胞で遺伝子Xの働きを阻害したときにR7が分化しなくなれば、タンパク質XがR7の分化に必要であることを示せます。

選択肢4. 遺伝子Yの発現をどの細胞で阻害したら、R7が分化しなくなるかを調べる。

適当なため、不正解です。

 

仮説では、タンパク質YはR8でつくられると考えられています。

そのため、どの細胞で遺伝子Yを阻害するとR7が分化しなくなるのかを調べることは、仮説の検証につながります。

選択肢5. タンパク質Xが遺伝子Yの転写調節領域に結合するかを調べる。

不適なため、正解です。

 

仮説では、タンパク質Xはタンパク質Yの受容体として働くとされています。

受容体は、細胞外からの情報を受け取るタンパク質であり、DNAの転写調節領域に結合する必要はありません。

遺伝子Yの転写調節領域への結合を調べる実験は、「タンパク質Xが転写因子として働く」という仮説を検証する場合には有効ですが、仮説の検証には適していません。

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