共通テスト（理科） 過去問
令和4年度（2022年度）本試験
問150 (生物（第6問） 問5)
問題文
次の文章を読み、後の問いに答えよ。
宮沢賢治が「サムサノナツハオロオロアルキ」と詠んだ夏場の低温による凶作では、10℃を上回る温度でも、イネのa種子が形成されにくくなる。その原因は、b低温では成熟した花粉が正常に形成されないことにある。この現象を調べるため、cイネの花のおしべが分化してから花粉が成熟するまでの約20日間の発生の過程を調べたところ、表1の結果が得られた。成熟した花粉が正常に形成されない現象は、d表1の発生段階のどこかが低温において進行しなくなっていることが原因と考えられる。
他方、冬場の低温においては、0℃以下になると細胞内の水が凍結し、生じた氷の結晶により細胞が破壊されることがある。しかし、e徐々に温度が低下した場合には、植物は凍結による細胞の破壊を回避できることがある。
表1
発生段階Ⅰ おしべが分化する
発生段階Ⅱ 葯（やく）の見かけが完成し、葯の中が花粉母細胞で満たされる
発生段階Ⅲ 減数分裂により、花粉母細胞から花粉四分子が形成される
発生段階Ⅳ 花粉四分子がばらばらになる
発生段階Ⅴ 花粉管細胞と雄原細胞が形成される
発生段階Ⅵ 花粉が成熟する
下線部eに関連して、植物が0℃を大きく下回るような低温での凍結をどのように回避しているかを調べるため、実験2を行った。
実験2
実験室でよく栽培されるシロイヌナズナの植物体を、通常の生育温度である23℃から急速に－15℃に温度を下げて数時間処理すると、23℃に戻してもすぐに枯れてしまった。しかし、あらかじめ生育温度を通常の23℃から2℃に下げて3日間栽培して寒さに慣らしてから－15℃の低温処理を数時間行った場合、植物は枯れずに生き続けることができた。また、－15℃にさらされても生き残った植物の細胞内の糖やアミノ酸の量は、通常に生育させた植物に比べて増えていた。
この実験の結果から、細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効であると考えた。この考えが正しいかどうかを調べるために追加すべき実験として適当でないものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
宮沢賢治が「サムサノナツハオロオロアルキ」と詠んだ夏場の低温による凶作では、10℃を上回る温度でも、イネのa種子が形成されにくくなる。その原因は、b低温では成熟した花粉が正常に形成されないことにある。この現象を調べるため、cイネの花のおしべが分化してから花粉が成熟するまでの約20日間の発生の過程を調べたところ、表1の結果が得られた。成熟した花粉が正常に形成されない現象は、d表1の発生段階のどこかが低温において進行しなくなっていることが原因と考えられる。
他方、冬場の低温においては、0℃以下になると細胞内の水が凍結し、生じた氷の結晶により細胞が破壊されることがある。しかし、e徐々に温度が低下した場合には、植物は凍結による細胞の破壊を回避できることがある。
表1
発生段階Ⅰ おしべが分化する
発生段階Ⅱ 葯（やく）の見かけが完成し、葯の中が花粉母細胞で満たされる
発生段階Ⅲ 減数分裂により、花粉母細胞から花粉四分子が形成される
発生段階Ⅳ 花粉四分子がばらばらになる
発生段階Ⅴ 花粉管細胞と雄原細胞が形成される
発生段階Ⅵ 花粉が成熟する
下線部eに関連して、植物が0℃を大きく下回るような低温での凍結をどのように回避しているかを調べるため、実験2を行った。
実験2
実験室でよく栽培されるシロイヌナズナの植物体を、通常の生育温度である23℃から急速に－15℃に温度を下げて数時間処理すると、23℃に戻してもすぐに枯れてしまった。しかし、あらかじめ生育温度を通常の23℃から2℃に下げて3日間栽培して寒さに慣らしてから－15℃の低温処理を数時間行った場合、植物は枯れずに生き続けることができた。また、－15℃にさらされても生き残った植物の細胞内の糖やアミノ酸の量は、通常に生育させた植物に比べて増えていた。
この実験の結果から、細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効であると考えた。この考えが正しいかどうかを調べるために追加すべき実験として適当でないものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
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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150（生物（第6問） 問5） （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。
宮沢賢治が「サムサノナツハオロオロアルキ」と詠んだ夏場の低温による凶作では、10℃を上回る温度でも、イネのa種子が形成されにくくなる。その原因は、b低温では成熟した花粉が正常に形成されないことにある。この現象を調べるため、cイネの花のおしべが分化してから花粉が成熟するまでの約20日間の発生の過程を調べたところ、表1の結果が得られた。成熟した花粉が正常に形成されない現象は、d表1の発生段階のどこかが低温において進行しなくなっていることが原因と考えられる。
他方、冬場の低温においては、0℃以下になると細胞内の水が凍結し、生じた氷の結晶により細胞が破壊されることがある。しかし、e徐々に温度が低下した場合には、植物は凍結による細胞の破壊を回避できることがある。
表1
発生段階Ⅰ おしべが分化する
発生段階Ⅱ 葯（やく）の見かけが完成し、葯の中が花粉母細胞で満たされる
発生段階Ⅲ 減数分裂により、花粉母細胞から花粉四分子が形成される
発生段階Ⅳ 花粉四分子がばらばらになる
発生段階Ⅴ 花粉管細胞と雄原細胞が形成される
発生段階Ⅵ 花粉が成熟する
下線部eに関連して、植物が0℃を大きく下回るような低温での凍結をどのように回避しているかを調べるため、実験2を行った。
実験2
実験室でよく栽培されるシロイヌナズナの植物体を、通常の生育温度である23℃から急速に－15℃に温度を下げて数時間処理すると、23℃に戻してもすぐに枯れてしまった。しかし、あらかじめ生育温度を通常の23℃から2℃に下げて3日間栽培して寒さに慣らしてから－15℃の低温処理を数時間行った場合、植物は枯れずに生き続けることができた。また、－15℃にさらされても生き残った植物の細胞内の糖やアミノ酸の量は、通常に生育させた植物に比べて増えていた。
この実験の結果から、細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効であると考えた。この考えが正しいかどうかを調べるために追加すべき実験として適当でないものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
宮沢賢治が「サムサノナツハオロオロアルキ」と詠んだ夏場の低温による凶作では、10℃を上回る温度でも、イネのa種子が形成されにくくなる。その原因は、b低温では成熟した花粉が正常に形成されないことにある。この現象を調べるため、cイネの花のおしべが分化してから花粉が成熟するまでの約20日間の発生の過程を調べたところ、表1の結果が得られた。成熟した花粉が正常に形成されない現象は、d表1の発生段階のどこかが低温において進行しなくなっていることが原因と考えられる。
他方、冬場の低温においては、0℃以下になると細胞内の水が凍結し、生じた氷の結晶により細胞が破壊されることがある。しかし、e徐々に温度が低下した場合には、植物は凍結による細胞の破壊を回避できることがある。
表1
発生段階Ⅰ おしべが分化する
発生段階Ⅱ 葯（やく）の見かけが完成し、葯の中が花粉母細胞で満たされる
発生段階Ⅲ 減数分裂により、花粉母細胞から花粉四分子が形成される
発生段階Ⅳ 花粉四分子がばらばらになる
発生段階Ⅴ 花粉管細胞と雄原細胞が形成される
発生段階Ⅵ 花粉が成熟する
下線部eに関連して、植物が0℃を大きく下回るような低温での凍結をどのように回避しているかを調べるため、実験2を行った。
実験2
実験室でよく栽培されるシロイヌナズナの植物体を、通常の生育温度である23℃から急速に－15℃に温度を下げて数時間処理すると、23℃に戻してもすぐに枯れてしまった。しかし、あらかじめ生育温度を通常の23℃から2℃に下げて3日間栽培して寒さに慣らしてから－15℃の低温処理を数時間行った場合、植物は枯れずに生き続けることができた。また、－15℃にさらされても生き残った植物の細胞内の糖やアミノ酸の量は、通常に生育させた植物に比べて増えていた。
この実験の結果から、細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効であると考えた。この考えが正しいかどうかを調べるために追加すべき実験として適当でないものを、次の選択肢のうちから一つ選べ。
- まず－15℃で数時間処理し、次いで2℃に移して3日後に糖やアミノ酸の量を測定する。
- －15℃での処理による細胞の破壊の程度を、あらかじめ2℃での栽培をする場合としない場合とで比較する。
- 2℃で3日間栽培する前後で、糖やアミノ酸の量を比較する。
- 増えた糖やアミノ酸の合成に関わる酵素の遺伝子が働かなくなるようにした株が、－15℃の低温処理に対して弱くなるかどうかを調べる。
- 増えた糖やアミノ酸の合成に関わる酵素の遺伝子を過剰に働くようにした株が、－15℃の低温処理に対して強くなるかどうかを調べる。
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この過去問の解説 （2件）
01
実験の結果から、「細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効である」という仮説を確かめる実験として正しいかを考える問題です。
適当でないものを選ぶ問題であることに注意しましょう。
「細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効である」という仮説が正しいと仮定して、
今回の実験内容を踏まえると、
・２３℃→ー１５℃→２３℃にすると植物は枯れた
急激に温度を下げるとアミノ酸を増やすタイミングなく、凍結してしまった。
・２３℃→２℃→ー１５℃にすると生き続けた
２℃で慣らしている間にアミノ酸量を増やせたので凍結を回避できた。
ということが考えられる。
これらを踏まえて実験として適当かどうかを考えていきます。
実験として適当でないため、正解です。
この実験で確かめたいのは、「細胞内の糖やアミノ酸が増えることが、凍結による細胞の破壊を防ぐ原因であるか」という点です。
しかし、この実験では、植物をすでに－15℃で処理した後に糖やアミノ酸の量を測定しています。
そのため、糖やアミノ酸の増加が低温耐性の原因なのか、それとも低温処理を受けた結果として生じた結果なのかを区別することができません。
したがって、この実験は仮説の正しさを検証する方法としては適当ではありません。
実験として適当なため、不正解です。
2℃で寒さに慣らした植物と、慣らしていない植物で細胞の破壊の程度を比較すれば、寒さへの順化によって凍結障害が軽減されるかどうかを確認できます。
さらに、この結果を糖やアミノ酸の増加と関連付けることで、それらが低温耐性に関与している可能性を検討できます。
したがって、この実験は適当です。
実験として適当なため、不正解です。
寒さに慣らす前後で糖やアミノ酸の量を比較すれば、低温順化によってこれらの物質が実際に増加するかどうかを確認できます。
これは、糖やアミノ酸の増加と低温耐性との関係を調べるための基礎的な実験となります。
したがって、この実験は適当です。
実験として適当なため、不正解です。
糖やアミノ酸を合成できない株を用いて低温耐性を調べれば、これらの物質が凍結障害の防止に必要であるかを直接検証できます。
もし低温に弱くなれば、糖やアミノ酸が低温耐性に重要であることを支持する結果となります。
したがって、この実験は適当です。
実験として適当なため、不正解です。
糖やアミノ酸を通常より多く合成する株を作製し、低温耐性が高まるかどうかを調べれば、糖やアミノ酸の増加が凍結障害の防止に十分な条件であるかを検証できます。
もし低温に強くなれば、糖やアミノ酸の増加が低温耐性を高めることを支持する結果となります。
したがって、この実験は適当です。
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02
「細胞内の糖やアミノ酸を増やすことが、凍結による細胞の破壊を回避するために有効である」ことを示すためには、以下のような実験結果を得る必要があります。
・2℃で寒さに慣らすと、－15℃での細胞破壊が減る。
・2℃で寒さに慣らすと、糖やアミノ酸が増える。
・糖やアミノ酸が多いと、凍結による細胞破壊が減る。
各選択肢が、これらの結果を得るための実験かどうかみていきましょう。
※この問題は「適当でないもの」を選びます。
不適です。※この選択肢がこの問題の正解になります。
先に－15℃での低温処理をしたものを調べても、2℃で寒さに慣らすときに細胞内で起きていることを調べることができません。
適当です。
細胞の破壊度合いを調べることで、2℃で寒さに慣らすことが細胞にどのような影響を及ぼしているのか知ることができます。
適当です。
2℃で栽培することで、糖やアミノ酸量にどのような変化があるのかを知ることができます。
適当です。
糖やアミノ酸が－15℃の低温処理への耐性に関わっているかどうかを知ることができます。糖やアミノ酸の合成能力が低下した株で、低温への耐性が低くなれば、糖やアミノ酸が低温耐性を高めるといえます。
適当です。
糖やアミノ酸が－15℃の低温処理への耐性に関わっているかどうかを知ることができます。糖やアミノ酸の合成能力が向上した株で、低温への耐性が高くなれば、糖やアミノ酸が低温耐性を高めるといえます。
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