大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）本試験
問117 (生物（第1問） 問2)

糖代謝に関する次の文章を読み、後の問いに答えよ。

納豆は大豆を原料として、稲わらに付着している納豆菌の働きを利用して作ることができる。自然界では、（a）納豆菌は稲わら中に含まれる糖を分解することでエネルギーを得ていると考えられる。稲わら中には、糖の成分として炭素を6個含むグルコースだけでなく、炭素を5個含むキシロースなども含まれている。
納豆菌に近縁の細菌Nは、グルコースだけでなくキシロースもエネルギー源として利用することができる。細菌Nのキシロースの代謝には、キシロースオペロンを構成する遺伝子からつくられる酵素が必要である。

グルコースとキシロースの両方を含む培地（以下、混合糖培地）における、細菌Nの増殖を調べるため、実験1を行った。

実験1
細菌Nの野生株を混合糖培地で培養し、培地中の細胞数とそれぞれの糖の濃度の変化を調べた。同時に、そのときのキシロースオペロンの発現量を調べた。図1は、その結果を示したものである。また、野生株とは糖の利用の仕方が異なる変異株Mを同様に培養し、細胞数と糖濃度の変化を調べたところ、図2の結果が得られた。なお、図1と図2で、培養開始時の細胞数は同じである。

実験1の結果について考察した次の文章中の（　ア　）～（　ウ　）に入る語句の組合せとして最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。

野生株では、グルコースとキシロースの両方が存在すると、（　ア　）が先に利用される。キシロースオペロンの発現がリプレッサーにより制御されているとすると、このときリプレッサーはオペレーター（　イ　）いると考えられる。このような遺伝子発現の調節により、より速い増殖を可能とする糖が優先的に利用されている。また、実験1の条件では、（　ウ　）のほうが増殖が速く、野生株と変異株Mを混ぜて培養すると、（　ウ　）が集団内で優勢になると考えられる。