共通テスト(理科) 過去問
令和6年度(2024年度)本試験
問121 (生物(第2問) 問3)
問題文
イオンや分子量の大きな物質は、生体膜の脂質二重層を透過しにくい。そのため、チャネル、担体(輸送体)、およびポンプと呼ばれる(a)生体膜を貫通して物質を輸送するタンパク質(以下、輸送タンパク質)が、これらの物質の膜の透過を担う。生体膜のイオンの透過を担うチャネルやポンプは、細胞の様々な機能に関わる。植物の気孔は、(b)孔辺細胞が膨張することで開口し、収縮することで閉鎖するが、そのどちらにもチャネルが関わる。動物のニューロンでは、(c)興奮の伝導に際して複数のチャネルやポンプが関わる。
下線部(c)に関連して、図1は、ニューロンが刺激を受けて興奮するときの、生体膜の内側と外側の電位差(以下、膜電位)の変化を模式的に示したものである。この膜電位の変化には、ナトリウムチャネル、カリウムチャネル、およびナトリウムポンプが関わっている。膜電位と興奮に関する記述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。
このページは閲覧用ページです。
履歴を残すには、 「新しく出題する(ここをクリック)」 をご利用ください。
問題
共通テスト(理科)試験 令和6年度(2024年度)本試験 問121(生物(第2問) 問3) (訂正依頼・報告はこちら)
イオンや分子量の大きな物質は、生体膜の脂質二重層を透過しにくい。そのため、チャネル、担体(輸送体)、およびポンプと呼ばれる(a)生体膜を貫通して物質を輸送するタンパク質(以下、輸送タンパク質)が、これらの物質の膜の透過を担う。生体膜のイオンの透過を担うチャネルやポンプは、細胞の様々な機能に関わる。植物の気孔は、(b)孔辺細胞が膨張することで開口し、収縮することで閉鎖するが、そのどちらにもチャネルが関わる。動物のニューロンでは、(c)興奮の伝導に際して複数のチャネルやポンプが関わる。
下線部(c)に関連して、図1は、ニューロンが刺激を受けて興奮するときの、生体膜の内側と外側の電位差(以下、膜電位)の変化を模式的に示したものである。この膜電位の変化には、ナトリウムチャネル、カリウムチャネル、およびナトリウムポンプが関わっている。膜電位と興奮に関する記述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。
- 静止電位が生じている細胞の内外におけるK+濃度を比較すると、細胞外よりも細胞内のほうが高い。
- ニューロンに閾値以上の刺激を与えると活動電位が発生するが、それ以上刺激を強くしても、活動電位の大きさは変わらない。
- ナトリウムチャネルを通して細胞外にナトリウムイオン(Na+)が流出すると、膜電位は急激に上昇し、最大値に達する。
- 最大値に達した後の膜電位の下降には、電位に依存して開閉するカリウムチャネルが関与する。
- ナトリウムポンプは、Na+だけでなく、K+も輸送する。
正解!素晴らしいです
残念...
画像拡大
この過去問の解説 (3件)
01
神経細胞における伝達(伝導)の仕組みをまとめておきましょう。
①刺激なし:静止電位 約-70mV
細胞内はK+、細胞外はNa+の濃度が高い。
K+チャネルが開いている&Na+ーK+ポンプによる輸送によって、細胞内側がマイナスに帯電。
②刺激あり:活動電位
電気刺激によりNa+チャネルが開き、Na+が細胞内に流入。
膜電位がプラスになる。
③刺激が過ぎた後:静止電位に戻る
Na+チャネルが閉じ、K+チャネルが開く。膜電位は静止電位に戻る。
以上を参考に各選択肢をみていきましょう。
※この問題は、「適当でないもの」を選びます。
適当です。
静止膜電位の状態では、細胞内はK+、細胞外はNa+の濃度が高くなっています。
適当です。
神経細胞の活動電位の大きさは刺激の大きさに関わらず一定です(全か無かの法則)。刺激の強さは、活動電位が起こる頻度によって伝えられます。
不適です。※この選択肢が問題の正解です。
Na+が細胞外から細胞内に流入することで、膜電位が上昇します。
適当です。
膜電位が最大値に達すると、電位依存のK+チャネルが開き、K+が流出することで膜電位が下がっていきます。
適当です。
神経細胞がもつナトリウムポンプ(Na+ーK+ポンプ)は、Na+3つに対してK+2つを輸送します。
参考になった数0
この解説の修正を提案する
02
この問題は活動電位の流れ、Na+、K+チャネル、NA+/Kポンプを理解していることが重要です。
静止状態では、細胞内にK+が多く、細胞外にNa+が多くなっています。
活動電位は閾値未満だと起こらず、閾値以上だと一定に起こるものであり、刺激を強くしても活動電位1回の大きさは変わりません。
活動電位上昇時はNa+は細胞内に流入します。よって細胞内が正に近づき、膜電位が上昇します。
活動電位ピーク後はK+チャネルが開き、K+が流出、再分極が起こります。
ナトリウムポンプはNa+を外へ3個、K+を内へ2個輸送します。
参考になった数0
この解説の修正を提案する
03
「ナトリウムチャネルを通して細胞外にナトリウムイオン(Na+)が流出すると、膜電位は急激に上昇し、最大値に達する。」が、誤りです。
静止電位のときにK+は細胞内の方が高く、細胞外の方が低いため、適切です。
刺激を強くしたとしても、活動電位の大きさは変わらないため、適切です。
Na+が細胞内へ流入することで、内側が急激に+になります。選択肢には、流出すると記載があるため、誤りです。
電位の下降には電位に依存しているK+チャネルが開き、K+が流出し、膜電位が下がるため、適切です。
Na+ポンプはNa+だけでなく、K+も輸送するため、適切です。
参考になった数0
この解説の修正を提案する
前の問題(問120)へ
令和6年度(2024年度)本試験 問題一覧
次の問題(問122)へ