共通テスト（理科） 過去問
令和6年度（2024年度）追・再試験
問39 (生物基礎（第1問） 問2)

まず、この問題では細胞小器官AとBが何なのかを特定します。

細胞小器官Aについて

実験1では、「二酸化炭素を含む溶液に入れ、ある条件に置くと酸素が発生した」

とあります。酸素を発生させながら二酸化炭素を利用する反応といえば光合成です。つまり、細胞小器官Aは葉緑体だと分かります。

細胞小器官Bについて

実験2では、ADPとリン酸だけではATPはほとんど増えませんでしたが、有機物を加えるとATPが大きく増えました。つまり、有機物を分解してATPをつくっているということです。これは呼吸のはたらきなので、細胞小器官Bはミトコンドリアです。

ここまで分かれば、この問題は「葉緑体」と「ミトコンドリア」の共通点は何か？を考える問題になります。

まず問題中にある「細胞小器官A」と「細胞小器官B」の特定をします。

「細胞小器官A」とは

実験１の「二酸化炭素を含む溶液に入れ、ある条件に置いたところ、酸素が発生した」という内容から、この反応が「光合成」であり、植物細胞内で光合成を行う器官は葉緑体なので「細胞小器官A」は「葉緑体」であることが分かります。

「細胞小器官B」とは

実験２の「有機物を加えた溶液Dに入れると、溶液中のATPの量が増加」しています。

このことから「有機物を分解してATPを取り出す＝呼吸」の反応であることが分かります。

細胞内で呼吸を行う器官はミトコンドリアなので「細胞内小器官Ｂ」は「ミトコンドリア」であることが分かります。

したがってこの問題は「葉緑体」と「ミトコンドリア」の共通する特徴は何かを問われています。

細胞小器官の種類と機能に関する基本問題です。

まず、細胞小器官とは、DNAが核に包まれている真核生物の真核細胞内に存在する様々な構造体のことです。

DNAが核に包まれていない原核細胞を持つ原核生物には見られません。

また、すべての生物の細胞に共通する性質として、細胞は分裂することで増殖します。

次に、実験の内容から細胞小器官を特定していきましょう。

実験1の文章から、細胞小器官Aは二酸化炭素を取り込み、酸素を発生させる働きを持ちます。

したがって、葉緑体であることが分かります。

葉緑体は、植物の細胞内でみられる細胞小器官で、光合成を行うものです。また、独自のDNAを持ちます。

実験2では、文章だけでは細胞小器官Bが何かを判断することができません。

そこで、図1を参照すると、縦軸がATPの量(相対値)、横軸が時間(分)となっています。

また、注を読むとATPの量は、溶液Dの最大値を1とした相対値と書かれています。

ここまでの情報を踏まえて図を見ると、溶液Dと比べると溶液Cは相対的にATPの量が少ないことが分かります。

さらに、溶液Cは10分前後まではATPの量が増加しているものの、そこから減少しているのに対し、溶液Dは30分前後まで増加し続け、そこからは横ばいになっていることが分かります。

ここで、溶液CはADPとリン酸を含むもので，溶液Dは溶液Cに有機物を加えたものであることが書かれていることに注目しましょう。

ATPは生命活動に必要なエネルギーです。また、ADPはATPからリン酸が1つ外れたものです。

ATPの量は、代謝によってATPが合成されることで増加します。

そして、溶液Dが溶液Cに有機物を加えたものであることを考えると、ATPの量が増える代謝として考えられるのは異化である呼吸です。

呼吸では、有機物を分解する過程でADPとリン酸からATPを合成します。

したがって、溶液Dでは呼吸によってATPの量が増加していると考えられます。

なお、溶液Cが溶液DよりもATPの相対値が少ないのは、呼吸に必要な有機物がないためであると推測できます。

ここから、細胞小器官Bは、呼吸に関わるミトコンドリアであることが分かります。

ミトコンドリアは、動物細胞にも植物細胞にも見られ、独自のDNAを持ちます。

ここまでを踏まえて、選択肢を吟味していきましょう。